Observații pe termen lung asupra norilor marini: cum modelează mișcările din interiorul norilor formarea ploii
Un studiu condus de oameni de știință specializați în fizica atmosferei arată că norii stratocumulus marini, de joasă altitudine, care acoperă suprafețe mari ale oceanelor lumii, pot produce burniță chiar și atunci când conțin relativ puțină apă lichidă. Rezultatele, publicate în Proceedings of the National Academy of Sciences, se bazează pe analiza a peste 700.000 de eșantioane de nori colectate de-a lungul a mai bine de 30 de ani la mai multe situri de observare.
„Această descoperire contestă imaginea comună potrivit căreia norii trebuie mai întâi să acumuleze cantități substanțiale de apă lichidă pentru ca ploaia să se formeze”, a declarat Katia Lamer, prima autoare a lucrării și directoare a unui centru de cercetare dedicat observării multispectrale a atmosferei. Ea a adăugat că rezultatul pune sub semnul întrebării direcția în care ar trebui să se concentreze dezvoltarea modelelor meteorologice și că ar trebui revizuiți parametrii care împiedică artificial formarea ploii în norii stratocumulus marini.
Date de la patru situri de observare
Măsurătorile au fost realizate la Observatorul pentru Norii din Barbados, pe insula Gan, la observatorul din Atlanticul de Nord-Est și pe o rută maritimă între Los Angeles și Hawaii, în cadrul unei campanii de investigare a norilor. La fiecare dintre aceste locații, aceleași instrumente au contribuit cu părți diferite ale tabloului: lidarele au identificat unde se termină norii și unde începe precipitația, radarele Doppler au furnizat informații despre dimensiunea și numărul picăturilor de ploaie, precum și despre mișcările aerului din interiorul norilor, iar radiometrele cu microunde au măsurat conținutul de apă lichidă.
Împreună, aceste măsurători le-au permis cercetătorilor să examineze modul în care nori cu cantități similare de apă pot produce precipitații foarte diferite. Comparând proprietățile precipitațiilor sub norii stratocumulus și sub norii cumulus de mică altitudine — două tipuri de nori cu mișcări ale aerului și profile de umiditate contrastante — autorii au constatat că traseul picăturilor de apă prin nor contează în determinarea caracteristicilor precipitațiilor.
Trasee diferite, picături diferite
Pe măsură ce aerul poartă picăturile prin nor, unele pot întâlni regiuni bogate în picături de nor, unde se pot ciocni și crește, în timp ce altele trec prin zone uscate și se evaporă. Aceste trasee diferite modelează numărul și dimensiunea picăturilor care cad sub baza norului și influențează ploaia care ajunge la suprafață.
La compararea norilor cu aceeași cantitate de apă lichidă, cumulus de mică altitudine — care au o amestecare mai intensă și o structură de zone uscate și umede — au produs precipitații sub nor mult mai rar decât stratocumulus, care sunt mai blânzi și mai uniformi din punct de vedere al umidității. Când precipitațiile au apărut totuși, picăturile care cădeau din cumulus au fost de aproximativ două ori mai mari, dar de zeci până la sute de ori mai puține decât cele găsite sub stratocumulus.
„Rezultatele susțin o imagine în care istoria unei picături contează”, a explicat Lamer. „Mișcările puternice ale aerului pot menține picăturile suspendate mai mult timp, iar structura variabilă a cumulus face ca diferite picături să urmeze trasee foarte diferite. Unele pot întâlni în mod repetat regiuni bogate în apă lichidă care favorizează creșterea, în timp ce altele întâlnesc regiuni mai uscate unde se pot evapora parțial sau complet.”
Dincolo de modelele meteorologice simplificate
Modelele meteorologice nu urmăresc de obicei numărul enorm de picături individuale din fiecare nor, ci se bazează pe reprezentări simplificate ale modului în care picăturile de nor devin precipitații și ale modului în care precipitațiile cresc. Noile rezultate subliniază importanța depășirii acestor simplificări, pentru a ține cont de traseele diferite pe care le urmează picăturile prin nori.
„Pe măsură ce capacitățile de calcul continuă să avanseze, rezultatele noastre motivează explorarea suplimentară a abordărilor care urmăresc picături individuale pe măsură ce se deplasează prin nori, surprinzând modul în care creșterea lor depinde de diferitele medii pe care le întâlnesc pe parcurs”, a spus Lamer. Cercetarea încurajează, de asemenea, noi strategii de observare capabile să urmărească norii și precipitațiile pe măsură ce evoluează, nu doar starea lor la un anumit moment.
Echipa consideră că expertiza în observarea de înaltă rezoluție a norilor și precipitațiilor, împreună cu infrastructura experimentală pentru studierea proceselor din nori, oferă oportunități unice de a explora noi abordări, inclusiv prin intermediul unei camere pentru nori care permite creșterea norilor în laborator.
