Moln bildas när vattenånga i fuktiga luftpaket kondenserar till atmosfäriska aerosoler, såsom dammpartiklar. Övergången från torr partikel till flytande vattendroppe kallas aktivering. Tröskeln för aktivering är en funktion av en aerosols storlek och kemiska sammansättning, samt den relativa luftfuktigheten i den lokala luften. Eftersom en given partikels storlek och sammansättning är fixerade, aktivering sker huvudsakligen när ett luftpaket passerar en vattenmättnadsnivå som kallas kritisk övermättnad.

Vanligtvis, när ett paket med fuktig luft stiger, det kyler, minskar luftens förmåga att innehålla vattenånga och driver paketet mot kritisk övermättnad. Traditionell teori och laboratoriesimuleringar har försummat dynamiska processer, som turbulens, inom paketet och antog att paketet är väl beskrivet av en enda temperatur och relativ luftfuktighet. Dock, färska observationer på plats tyder på att turbulens kan skapa variationer på 0,1 %–0,3 % i värdet på paketets mättnadskvot.

Shawon et al. använde en ny toppmodern molnkammare för att undersöka turbulensens effekter på molnbildningen i laboratoriet. För att utföra sina undersökningar, de skapade en övermättad miljö i kammaren, initialt utan aerosoler. Genom att ställa in toppen och botten av kammaren till olika temperaturer, de inducerade turbulenta luftrörelser. Sedan injicerade de submikrometerstora torra natriumkloridpartiklar i kammaren för att fungera som kärnbildningsställen för bildning av molndroppar och observerade steady state-resultaten.

Genom att fixera aerosolens storlek och sammansättning, såväl som kammarens temperatur och initiala mättnadsnivå, författarna isolerade effekten av turbulens. De fann att under dessa förhållanden, aerosolpartiklar med samma fysiska egenskaper i samma luftpaket kan aktiveras eller inte aktiveras på grund av turbulensinducerad variation i lokal övermättnad. Eftersom aktivering sker när den kritiska tröskeln för övermättnad nås, turbulens kan kort trycka fler partiklar över den gränsen, vilket resulterar i större totala aktiveringsfraktioner.

Enligt författarna, turbulenseffekter kan spela en viktig roll i övergången mellan molntyper. Detta kan vara särskilt sant för moln som rör sig från landbaserade till havsbaserade miljöer, under vilken populationen av tillgängliga aerosoler också förändras.

Den här historien är återpublicerad med tillstånd av Eos, värd av American Geophysical Union. Läs originalberättelsen här.