Varmt regn står för 31 procent av den totala regnmängden och 72 procent av den totala regnytan i tropikerna. Att förstå initiering av varmt regn och breddning av molndroppsstorleksfördelningen är en av molnfysikens största utmaningar på grund av komplicerade effekter av turbulens på molnmikrofysik.

I en tidning publicerad i Atmosfäriska och oceaniska vetenskapsbrev , Prof. Chunsong Lu (Nanjing University of Information Science &Technology) och medförfattare granskar de senaste framstegen när det gäller turbulent breddning av molndroppsstorleksfördelningar och initiering av varmt regn.

"Kinesiska forskare har gjort ett fantastiskt jobb i detta ämne ända sedan 1950-talet, " säger Prof. Lu. Det arbete Prof. Han beskriver i artikeln inkluderar observationer på plats av turbulenta fluktuationer i moln över Hengshan-berget (27,25°N, 112,86°E) i Hunanprovinsen och Taishan Mountain (36,18°N, 117,13°E) i Shandongprovinsen omkring 1960. Dessutom, förutom observationsstudier, forskare har teoretiskt härledda ekvationer som kan användas för att studera effekterna av fluktuationer på spektral breddning, inklusive fluktuationer av övermättnad, nummerkoncentration, innehåll av flytande vatten, vertikal hastighet och förekomsten av cellstrukturer. Genom att relatera spektral breddning till olika turbulenta fluktuationer, Kinesiska och ryska vetenskapsmän var de första som introducerade idén om stokastisk kondensation i molnfysiken – ett ämne som sedan dess har studerats flitigt över hela världen. Många studier har kommit fram till att stokastisk kondensation i en turbulent miljö bidrar till spektral breddning, medan motsatta effekter har hittats hos andra. I kontrast, det finns större enighet om att turbulenta fluktuationer spelar betydande roller i kollision-koalescensprocessen.

Förutom turbulenta svängningar, turbulens orsakar också att torr luft dras in i molnen, och entrainment-mixing påverkar molnmikrofysik. Flera typer av turbulenta mekanismer för medbringande blandning granskas i tidningen, såsom homogen/inhomogen inblandning-blandning, entity-typ entrainment-mixing, och vertikal cirkulationsblandning. Den mest studerade mekanismen är homogen/inhomogen blandning.

"Intressant, turbulenta fluktuationer och entrainment-mixing har huvudsakligen studerats separat, tills en systemteori utvecklades på 1990-talet, " säger professor Lu. Den här teorin tillhandahåller ett teoretiskt ramverk för att förklara formerna hos molndroppsstorleksfördelningar. Den förutspår att den mest sannolika storleksfördelningen är Weibull-fördelningen, som närmar sig deltafördelningen – den minst sannolika fördelningen – om turbulenta fluktuationer minskar.