Högre koncentrationer av molnkondensationskärnor (CCN) (föroreningspartiklar) ger mer grunda moln vid foten av Central Valley. Den större latenta värmeavgivningen förändrar den lokala cirkulationen och stärker transporten av fukt till lovartsluttningen, uppiggande blandade moln över bergen för att producera större mängder snönederbörd. Kredit:Pacific Northwest National Laboratory
Berg utmanar skidåkare, klättrare, och vägbyggare. Men när det kommer till moln, de erbjuder en assist. Forskare från Pacific Northwest National Laboratory och Colorado State University fann att bergigt, vatten-is (a.k.a. blandade fas) moln har en dubbel respons när de injiceras med många små föroreningspartiklar. Deras studie visade att föroreningspartiklar nära Sierra Nevada-bergen i västra USA mognar förhållanden för att bilda droppar och ispartiklar. Initialt, fjällsidan nederbörd minskar. Men när partiklarna når en viss mängd, snöfallet ökar dramatiskt över berget.
Vad orsakar denna effekt? Teamet fann att höga koncentrationer av föroreningspartiklar som tränger in i området leder till många fler grunda moln i California Central Valley och vid foten, förändrad lokal cirkulation. Latent värme avges när molndroppen bildas, vilket stärker transporten av fukt till vindens sluttning.
"När föroreningspartiklarna fyller bergsidans blandade fasmoln ökar det dramatiskt snönederbörden, och detta fynd skiljer sig från tidigare modelleringsstudier, "sade PNNL -huvudförfattaren Dr Jiwen Fan." Mekanismen som leder till denna molnupplivning är vårt nya fynd. "
Att förstå när och hur mycket snö och regn som kommer att falla kan hjälpa alla från väderprognosmakare, till skidåkare, till lantbrukare och vattenförvaltare. Denna studie ger en bättre förståelse för de processer som påverkar moln i blandade faser och nederbörd nära berg. Författarna upptäckte en ny mekanism för hur föroreningsorsakade partiklar kan stimulera dessa moln och dramatiskt öka snönederbörden. Denna mekanism ger också viktiga insikter för starkt förorenade bergsregioner i Kina och Indien, speciellt för extrema vattencykler och nederbörd.
Föroreningsorsakade atmosfäriska partiklar som främjar molnbyggande och högre koncentrationer av molnkondensationskärnor producerar mer grunda moln i Central Valley och vid foten av Sierra Nevada-bergen. När molndroppar bildas, latent värme frigörs som förändrar den lokala cirkulationen och stärker transporten av fukt till bergets lovart sluttning. Denna process av molnupplivning i blandad fas över bergen orsakar större mängder snönederbörd än utan insprutning av föroreningspartiklar. Kredit:Pacific Northwest National Laboratory
Forskare vid PNNL och Colorado State använde den regionala modellen Weather Research and Forecasting och kopplade den med reviderade bin (detaljerade) molnmikrofysiska beräkningar. De jämförde dessa mycket högupplösta modellsimuleringar med fältmätningar från två molnfall som hade kontrasterande dynamiska (vindar) och termo-dynamiska (fukt) förhållanden. Studien genomförde associerade känslighetssimuleringar med koncentrationerna av molnkondensationskärnor och iskärnor ändrade över ett brett intervall från extremt låga till extremt höga koncentrationer för att nå deras fynd.
Gruppen kommer att fortsätta att undersöka de nya observationsdata som erhållits från ACAPEX/CalWater2-kampanjen och genomföra modellsimuleringar för att ytterligare förstå moln- och nederbördsbeteenden över västra USA.
