Att förstå vädret och klimatförändringarna är en av de viktigaste utmaningarna inom vetenskapen idag. En ny teoretisk studie från docent Jan Härter vid Niels Bohr Institutet, Köpenhamns universitet, presenterar en ny mekanism för självaggregation av stormmoln, ett fenomen där stormmoln hopar sig i täta klungor. Forskaren använde metoder från komplexitetsvetenskapen och tillämpade dem på tidigare etablerad forskning inom meteorologi om beteendet hos åskmoln. Studien är nu publicerad i Geofysiska forskningsbrev .

Ett stormmolns liv och död

När solen värmer upp havets yta, värma, fuktig luft stiger upp från havsytan, formar sig höga, kolumnformade åskmoln som når höjder på cirka 12 km och mäter vanligtvis bara några kilometer i diameter. Eftersom dessa moln producerar regn, en del av det avdunstar och kyler det lokala området under molnet.

Den initiala cirkulationen av luft som bildar molnet stängs av och molnet försvinner. Om det vore så enkelt, detta borde vara slutet på åskmolnet. Dock, den täta luften under molnet behöver jämviktas med mindre tät luft som omger det:"Kall luft är tätare, och det sprider sig bort från molnet. Vindfronter bildas, som kan kollidera med vindbyar från andra moln. Som en konsekvens, luften stiger upp, och nya moln produceras. Detta innebär att områden där tillräckligt många moln finns, är mer benägna att sätta igång ytterligare moln, " förklarar Jan Härter (illustration 1).

"Områden med färre moln uppvisar ytterligare minskning av moln. Eftersom energi behöver komma in i systemet, och eftersom energi kommer från solljuset, det finns en gräns för hur stora molnklumparna kan växa — så vi sätter en begränsning i vår modell. Resultatet är att molnkluster bildas, med molnfria regioner emellan. Detta ses också i observationer för det tropiska havet."

Att kombinera teori med verkliga fenomen

Att bygga modeller är rent teoretiskt, men lyckas ändå förklara fenomen. "Det är ett teoretiskt argument, ett förslag på en mekanism som nu kan testas. Klustring av åskmoln har observerats i den verkliga världen, men saknar fortfarande en vetenskaplig förklaring. Om vi ​​kontrasterar två extremfall, där ett moln skapas, det slutar med att den stänger av sig själv. Sedan säger statistisk mekanik att ingen konvektiv självaggregering kommer att äga rum. Att jämföra detta med en annan modell där två moln skapar ytterligare ett, aggregering kan ske. Det är i princip vad den teoretiska modellen kan göra. Denna typ av självorganisering är enormt intressant och kan förekomma i en rad olika system från biologi till magnetism."

Tropisk meteorologi är, på grund av den starka interaktionen mellan moln och solstrålning där, relevant för klimatförändringar. Mer klustring i ett framtida klimat kan påverka hur mycket havet värms upp, i förhållande till dagens kurs. Förutsägelser om sammanhopning av stormmoln kan påverka vädret även i Danmark, och ganska nyligen inträffade händelser i Danmark med överraskande översvämningar, översvämmade avlopp och källare, och skador på infrastruktur har väckt frågor om ursprunget till sådana plötsliga översvämningar. En djupare förståelse för hur moln interagerar kan kasta nytt ljus över förekomsten av sådana översvämningar.