Moln över Bombai
En ny studie avslöjar hur föroreningar producerar stormar som ger oss längre hållbara, större och tätare moln. Under november månad Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), publicerade några resultat som avslutar en lång debatt. De avslöjar hur föroreningar påverkar den globala uppvärmningen. Detta arbete kommer att förbättra väder- och klimatmodellernas noggrannhet.
De flesta forskare trodde det luftföroreningar det orsakar större, mer långvariga stormmoln genom att göra stormfronter mer mottagliga för drag och orsaka intern konvektion. I den här studien observerade han att föroreningar, som ett fenomen, gör molnen mer hållbara men på ett annat sätt än tidigare trott av en minskning av storleken på deras ispartiklar och en minskning av molnens totala storlek. Denna skillnad påverkar direkt hur forskare representerar moln i klimatmodeller.
Denna studie förenar det vi ser dagligen med vad som indikeras i datormodeller. Observationer visar städformade moln (columonimbus) högre och större i stormsystem som innehåller föroreningar, men modeller visar inte alltid starkare konvektion, tack vare denna studie ser vi varför.
Molnens hemliga liv
Anvil eller Comulonimbus molnar över förorenat område
Modeller som förutsäger väder och klimat rekonstruerar inte stormmolnens liv, eftersom de representerar dem med enkla ekvationer som inte ger en fullständig bild. Denna dåliga rekonstruktion skapade ett dilemma för forskarna: "Föroreningar gör att städmoln håller längre än vid klar himmel", men varför?
En möjlig anledning kretsar kring aerosoler (små partiklar av naturligt eller mänskligt ursprung) som fungerar som grund för att molndroppar bildas runt dem. En förorenad himmel har många fler aerosoler (smog och dis) än en ren, och detta översätts till mindre vatten för varje partikel. Föroreningar ger fler droppar, men mindre.
Ett större antal mindre droppar ändrar molnens egenskaper. Man har länge trott att större och mindre droppar startar en kedjereaktion som leder till större, mer långvariga moln istället för att fälla ut. De lättare dropparna får ditt vatten att stiga genom frysning och denna frysning extraherar värmen som dropparna innehåller och ger en temperaturförändring som genererar inre konvektion. En mer intensiv konvektion gör att fler droppar vatten stiger, vilket bygger molnet.
Men forskare observerar inte alltid mer intensiv konvektion relaterad till större och mer hållbara moln i förorenade miljöer, vilket tyder på att vi saknade något att ta hänsyn till.
För att lösa detta dilemma beslutade teamet som ansvarade för denna studie att jämföra faktiska sommarstormar med datorgenererade modeller. Modellen inkluderade molnpartiklarnas fysikaliska egenskaper samt förmågan att observera om konvektionen blir starkare eller mjukare. Simuleringarna i denna studie sträckte sig över 6 månader.
Konvektion är inte den skyldige.
Data samlades in från tre platser med varierande grad av föroreningar, luftfuktighet och vind: västra Stillahavsområdet, sydöstra Kina och Oklahomas stora slätter. Data erhölls från DOE: s (US Department of Energy) ARM Climate Research System.
Simuleringar utfördes på Olympus superdator från PNNL (Pacific Northwest National Laboratory). Dessa simuleringar av en stormmånad liknar de moln som för närvarande observeras, och bestämmer att modellerna återskapade stormmoln väl.
Med beaktande av dessa modeller fann man att föroreningar i alla fall ökar storleken, tjockleken och varaktigheten hos städmoln. Men bara på två platser (tropikerna och Kina) observeras mer intensiv konvektion. I Oklahoma ledde föroreningar till mildare konvektion. Denna inkonsekvens med vad man hittills har tänkt antyder att orsaken inte är intensiv konvektion.
Genom att granska mer detaljerat egenskaperna hos vattendropparna och iskristallerna i molnen drog forskargruppen slutsatsen att föroreningarna producerade mindre droppar och iskristaller, oavsett var de befann sig.
I klar himmel är ispartiklar också tyngre och fälls ut snabbare från städmoln, vilket får dem att försvinna snabbt. I förorenad himmel var iskristallerna mindre och för lätta att fälla ut, vilket skapade större och mer hållbara moln.
Bidrag till global uppvärmning.
Å andra sidan uppskattade laget hur stormmoln bidrar till uppvärmning eller kylning. Dessa moln kyler jorden under dagen med sina skuggor men fångar värme som en filt på natten, vilket gör nätterna varmare.
Med tanke på effekterna av föroreningar på stormmoln förstår vi att de kan påverka mängden slutgiltig uppvärmning som förutses för jorden under de kommande decennierna. Att göra mer exakta representationer av moln i klimatmodeller är nyckeln till att förbättra noggrannheten i förutsägelser om klimatförändringar.
Mer information: Cumulonimbus, Viktiga resultat om atmosfäriska partiklar i städer, Blixtar blir starkare med global uppvärmning
Fuente: PNAS