Team bruger en innovativ netværksmetode til at forklare polygonale mønstre i skyer

Polygoner er udbredt i naturen:Tørret mudder kan revne i mangesidige blokke, og bier former honningkage til regelmæssig, sekssidige celler. Sekskanter vises også i brede skyer over dele af Jordens oceaner, og nu har et team af forskere brugt en netværksmetode til at analysere hvorfor. Deres arbejde lover at hjælpe forskere med at finde mere præcise beskrivelser af skyer i computermodeller af vejr og klimaændringer.

Store dæk af stratocumulus-skyer organiserer sig selv i bikage-lignende mønstre. "Disse typer skyer køler planeten ved at reflektere solstråling, men deres beskrivelse i klimamodeller er stadig temmelig rå", sagde hovedforfatter Franziska Glassmeier. Hun fandt ud af, at hun kunne bruge en relativt simpel matematisk model til at genskabe skymønstrene, som er formet i naturen af ​​et komplekst samspil mellem fysiske processer.

Det nye papir, medforfatter af NOAA-videnskabsmand og CIRES-stipendiat Graham Feingold, offentliggøres i dag i tidsskriftet Procedurer fra National Academy of Sciences . Arbejdet blev delvist støttet af CIRES Innovative Research Program.

Siden de første satellitbilleder i begyndelsen af ​​60'erne, forskere har erkendt, at stratocumulus-skyer-tæppeagtige, lave skyer ofte draperet over store dele af subtropiske oceaner - ligner uperfekte honningkager. Nogle gange er cellerne "lukkede, "med uklar områder i cellerne omgivet af skyfrie ringe; og nogle gange er de" åbne, "med skyfrie celler omgivet af uklar ringe. Mønsteret ændrer sig konstant, når celler dukker op, forsvinde, og omarrangere.

Forskerne kørte meget detaljerede simuleringer af skyer for at fange de præcise luftbevægelser, der skaber disse mønstre:generelt, hvor luft bevæger sig op, skaber det overskyede områder, og hvor det kommer ned, danner skyfrie regioner. De anvendte derefter en matematisk teknik kaldet Voronoi tessellation for at oversætte luftbevægelser til et netværk af polygonale fliser. Den enkle matematiske model udviklet af Glassmeier og Feingold genskaber dette mønster. "Det er som at skabe en dynamisk mosaik med specifikke regler, der gør det muligt at udskifte forskellige patches med et nyt sæt fliser igen og igen", Glassmeier forklarer. Deres model giver en grundlæggende forklaring på strukturen og dynamikken i fantastiske stratocumulus cloud -dæk.

Og måske vigtigere, netværksanalyseteknikken kan hjælpe med at producere mere præcise skyer i computermodeller. "Skyer repræsenterer stadig en betydelig usikkerhed i vores klimaprognoser", sagde Feingold. "Vores håb er, at denne nye tilgang til mobilnetværk vil føre til nye måder at se på skyparameteriseringsproblemet".