NASA løser en støvregn gåde

En ny NASA-undersøgelse viser, at opstrømninger er vigtigere end tidligere forstået for at bestemme, hvad der får skyer til at producere støvregn i stedet for regndråber i fuld størrelse, omstødelse af en almindelig antagelse.

Undersøgelsen tilbyder en vej til at forbedre nøjagtigheden i vejr- og klimamodellers behandling af nedbør - anerkendt som en af ​​de større udfordringer i at forbedre kortsigtede vejrudsigter og langsigtede klimafremskrivninger.

Forskning udført af forskere ved NASAs Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien; UCLA; og University of Tokyo fandt ud af, at lavtliggende skyer over havet producerer flere småregn dråber end den samme type sky over land. Resultaterne offentliggøres online i Kvartalsblad for Royal Meteorological Society.

Vanddråber i skyer dannes oprindeligt på mikroskopiske luftbårne partikler, eller aerosoler. Forskere har studeret aerosolers rolle i skyer og regn i årtier. Der er flere aerosoler over land end over havet, og videnskabsmænd havde troet, at de ekstra aerosoler også ville have en tendens til at danne mere støvregn over land. Den nye undersøgelse viser, at tilstedeværelsen af ​​aerosoler alene ikke kan forklare, hvor der opstår støvregn.

For at forstå, hvad der ellers spiller en rolle, forskerholdsleder Hanii Takahashi fra JPL og UCLA Joint Institute for Regional Earth System Science and Engineering kiggede på updrafts - plymer af varm luft, der stiger fra den solopvarmede Jord. Inden for høje tordenskyer, kraftige opstrømninger spiller en rolle i regndannelsen. I lavtliggende skyer, imidlertid, updrafts er kendt for at være meget svagere, og de har ikke fået meget videnskabelig opmærksomhed i forbindelse med regn.

"Der var en tidligere hypotese om, at updrafts kunne være vigtige, " sagde Takahashi. "Men hypotesen var aldrig blevet testet, og jeg var ikke sikker på, om opstrømningen var stærk nok til at påvirke størrelsen af ​​regndråber."

Inden for høje tordenskyer, kraftige opstrømninger spiller en rolle i regndannelsen. I lavtliggende skyer, imidlertid, updrafts er kendt for at være meget svagere, og de har ikke fået meget videnskabelig opmærksomhed i forbindelse med regn.

Eksisterende målesystemer kæmper for at overvåge opstrømningshastigheder direkte. For at udlede disse hastigheder, Takahashis team kombinerede målinger fra NASAs CloudSat- og Aqua-satellitter og andre kilder med radardata på jordniveau fra et observationssted fra det amerikanske energiministerium på Azorerne.

De fandt ud af, at opstrømningen i lavtliggende skyer over land, mens svagere end opstrømning i høje tordenskyer, var stadig stærke nok til at holde støvregn dråber oppe. Mens dråberne svævede i skyer, de fortsatte med at vokse, indtil opløbene ikke kunne holde dem oppe længere. Så faldt de som regndråber i fuld størrelse.

I lignende skyer, der dannede sig over havet, opstrømning var endnu svagere end over land. Som resultat, dråber faldt ud af skyerne som støvregn, før de fik mulighed for at vokse til regndråber i fuld størrelse. Dette hjælper med at forklare overvægten af ​​støvregn over havet.

Dette fund giver ny indsigt i den grundlæggende atmosfæriske proces med regndannelse, noget, der er nyttigt i både vejrudsigt og klimamodellering. Takahashi håber, at det vil hjælpe hendes andre klimamodelbyggere med at se ud over aerosoler i deres antagelser om lavtliggende skyer. Disse skyer har en stærk effekt på fremskrivninger af Jordens fremtidige overfladetemperaturer. I de fleste modeller, de antagelser, der i øjeblikket bruges til at opnå realistiske overfladetemperaturer, resulterer i en urealistisk støvregn verden.

"Hvis vi gør opadgående hastigheder mere realistiske i modellerne, vi kan få både mere realistisk støvregn og mere realistiske overfladetemperaturfremskrivninger som et resultat, " hun sagde.

Størrelsen af ​​vand

Luftbårne vanddampmolekyler kondenserer på aerosolpartikler kaldet skykondensationskerner og vokser til dråber af forskellig størrelse. Her er nogle relevante diametre:

• En typisk skykondensationskerne er 0,0002 millimeter, eller mm (ca. 1, 000 gange større end et vandmolekyle).
• En typisk skydråbe er omkring 0,02 mm (100 gange større end cloud -kondensationskernen). Skydråber har ikke masse nok til at falde.
• En typisk støvdråbe er 0,5 mm (25 gange større end en skydråbe). Støvregn er lige tung nok til at falde.
• En typisk regndråbe er omkring 2 mm (100 gange større end en skydråbe og 4 gange større end støvregn).