När moln möter klar himmel, förångas molndroppar när de blandas med torr luft. En ny studie med forskare från Göteborgs universitet har lyckats fånga vad som händer i en modell. I slutändan kan detta leda till mer exakt klimatmodellering i framtiden.
Molnen på himlen har en betydande inverkan på vårt klimat. De producerar inte bara nederbörd och ger skugga från solen, utan de fungerar också som stora reflektorer som förhindrar värmestrålning från jorden – allmänt känd som växthuseffekten.
"Även om moln har studerats under lång tid är de en av de största källorna till osäkerhet i klimatmodeller", förklarar Bernhard Mehlig, professor i komplexa system vid Göteborgs universitet. "Detta beror på att det finns så många faktorer som avgör hur molnen påverkar strålningen. Och turbulensen i atmosfären gör att allt är i konstant rörelse. Detta gör saker och ting ännu mer komplicerade."
En artikel i Physical Review Letters presenterar en ny statistisk modell som beskriver hur antalet vattendroppar, deras storlekar och vattenångan samverkar vid den turbulenta molnkanten. Fördelningen av vattendroppar är viktig eftersom den påverkar hur moln reflekterar strålning.
"Modellen beskriver hur dropparna krymper och växer vid molnkanten när turbulens blandas i torrare luft", tillägger Johan Fries, tidigare doktorand i fysik och medförfattare till studien.
Forskarna har identifierat de viktigaste parametrarna och har byggt sin modell därefter. I korthet tar modellen hänsyn till termodynamikens lagar och dropparnas turbulenta rörelse. Modellen överensstämmer väl med tidigare numeriska datorsimuleringar och förklarar deras resultat.
"Men vi är fortfarande långt från mållinjen", fortsätter professor Mehlig. "Vår modell kan för närvarande beskriva vad som händer i en kubikmeter moln. Säg, för femton år sedan var det bara en kubikcentimeter, så vi gör framsteg."
När beslutsfattare diskuterar klimatförändringar läggs stor vikt vid IPCC:s klimatmodeller. Enligt IPCC är dock molnens mikrofysiska egenskaper bland de minst förstådda faktorerna inom klimatvetenskapen.
"Dessutom är avdunstning av droppar en viktig process, inte bara i samband med atmosfäriska moln, utan också inom området för infektionsmedicin. Små droppar som produceras när vi nyser kan innehålla viruspartiklar. Om dessa droppar avdunstar, kommer viruset partiklar kan stanna kvar i luften och infektera andra."
Professor Mehlig har också varit medförfattare till en annan studie som beskriver hur fasta partiklar, såsom iskristaller, rör sig i moln.
"Iskristallerna och vattendropparna påverkar varandra. Men vi vet ännu inte hur."
Mer information: J. Fries et al, Lagrangian Supersaturation Fluctuations at the Cloud Edge, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.254201
Journalinformation: Fysiska granskningsbrev
Tillhandahålls av Göteborgs universitet
