Večji, dolgotrajnejši nevihtni oblaki zaradi onesnaženja

Nova študija razkriva, kako onesnaženje povzroča nevihte, zaradi katerih imamo dolgotrajnejše, večje in gostejše oblake. V mesecu novembru Zbornik Nacionalne akademije znanosti (PNAS), objavil nekaj rezultatov, ki zaključujejo dolgo razpravo. Razkrivajo, kako onesnaženje vpliva na globalno segrevanje. To delo bo pomagalo izboljšati natančnost vremenskih in podnebnih modelov.

Večina raziskovalcev je to mislila onesnaževanje ozračja povzroča večje, dolgotrajnejše nevihtne oblake, tako da je nevihtne fronte bolj dovzetne za prepih in povzroča notranjo konvekcijo. V tej študiji je opazil, da onesnaženje kot pojav oblake naredi bolj trpežne, vendar na drugačen način, kot so prej mislili, z zmanjšanjem velikosti njihovih ledenih delcev in zmanjšanjem celotne velikosti oblaka. Ta razlika neposredno vpliva na način, kako znanstveniki predstavljajo oblake v podnebnih modelih.

Ta študija usklajuje tisto, kar vidimo vsak dan, s tem, kar je označeno v računalniških modelih. Opazovanja kažejo oblake v obliki nakovala (Komulonimbus) višje in večje v nevihtnih sistemih, ki vsebujejo onesnaženje, vendar modeli ne kažejo vedno močnejše konvekcije, zahvaljujoč tej študiji vidimo, zakaj.

Skrivno življenje oblakov

Modeli, ki napovedujejo vreme in podnebje, ne rekonstruirajo dobro življenja nevihtnih oblakov, saj jih predstavljajo s preprostimi enačbami, ki nimajo popolne vizije. Ta slaba rekonstrukcija je raziskovalcem povzročila dilemo: "Zaradi onesnaženja oblaki nakoval zdržijo dlje kot v primeru jasnega neba", a zakaj?

Eden od možnih razlogov se vrti okoli aerosolov (majhnih delcev naravnega ali človeškega izvora), ki so osnova za nastanek kapljic v oblaku okoli njih. Onesnaženo nebo ima veliko več aerosolov (smog in meglica) kot čisto, kar pomeni manj vode za vsak delček. Onesnaženje povzroči več kapljic, vendar manjše.

Večje število manjših kapljic spremeni značilnosti oblakov. Že dolgo se je mislilo, da večje in manjše kapljice sprožijo verižno reakcijo, ki vodi v večje, dolgotrajnejše oblake, namesto da bi se obarvale. Lažje kapljice povzročajo, da voda z zamrzovanjem naraste in ta zamrzne odvzame toploto, ki jo vsebujejo kapljice, in povzroči temperaturno spremembo, ki povzroči notranjo konvekcijo. Intenzivnejša konvekcija dvigne več kapljic vode in tako gradi oblak.

Toda raziskovalci ne opazijo vedno močnejše konvekcije, povezane z večjimi in trajnejšimi oblaki v onesnaženem okolju, kar kaže na to, da smo pogrešali nekaj, kar bi morali upoštevati.

Da bi rešili to dilemo, se je ekipa, odgovorna za to študijo, odločila primerjati dejanske poletne nevihte z računalniško ustvarjenimi modeli. Model je vključeval fizikalne lastnosti delcev oblaka in tudi sposobnost opazovanja, ali postane konvekcija močnejša ali mehkejša. Simulacije v tej študiji so trajale 6 mesecev.

Konvekcija ni krivec.

 Podatki so bili zbrani na treh lokacijah z različno stopnjo onesnaženosti, vlažnosti in vetra: zahodni pacifiški tropski predeli, jugovzhodna Kitajska in velike ravnice Oklahome. Podatki so bili pridobljeni iz sistema za raziskave podnebja ARM (Ministrstvo za energijo ZDA) ARM.

 Simulacije so bile izvedene na Olympusovem superračunalniku iz PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). Te simulacije enomesečnih neviht so zelo podobne trenutno opaženim oblakom, kar pomeni, da so modeli dobro ustvarili nevihtne oblake.

Z opazovanjem teh modelov je bilo ugotovljeno, da onesnaženje v vseh primerih poveča velikost, debelino in trajanje oblakov nakovnja. Toda le na dveh mestih (v tropskem predelu in na Kitajskem) je opazna intenzivnejša konvekcija. V Oklahomi je onesnaženje povzročilo nežnejšo konvekcijo. Ta neskladnost s tem, kar je bilo do zdaj mišljeno, kaže, da razlog ni intenzivna konvekcija.

S podrobnejšim pregledom lastnosti vodnih kapljic in ledenih kristalov v oblakih je raziskovalna skupina ugotovila, da onesnaženje povzroča manjše kapljice in ledene kristale, ne glede na njihovo lokacijo.

Tudi na jasnem nebu so ledeni delci težji in se hitreje oborijo iz oblakov nakovalov, zaradi česar se hitro razpršijo. Na onesnaženem nebu so bili ledeni kristali manjši in prelahki, da bi se oborili, kar je ustvarilo večje in trajnejše oblake.

Prispevek k globalnemu segrevanju.

Po drugi strani pa je skupina ocenila, kako nevihtni oblaki prispevajo k ogrevanje ali hlajenje. Ti oblaki podnevi s svojimi sencami hladijo Zemljo, ponoči pa ujamejo toploto kot odejo, zaradi česar so noči toplejše.

Ob upoštevanju učinkov onesnaževanja na nevihtne oblake razumemo, da bi lahko vplivali na dokončno segrevanje zemlje, napovedano v prihodnjih desetletjih. Natančnejša predstavitev oblakov v podnebnih modelih je ključnega pomena za izboljšanje natančnosti napovedi podnebnih sprememb.

Več informacij: Kumulonimbus, Pomembne ugotovitve o atmosferskih delcih v mestih, Strele se okrepijo z globalnim segrevanjem

vir: PNAS