Konceptuel model forklarer, hvordan tordenskyer klumper sig sammen

At forstå vejret og klimaforandringerne er en af ​​de vigtigste udfordringer i videnskaben i dag. En ny teoretisk undersøgelse fra lektor Jan Härter ved Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, præsenterer en ny mekanisme til selvaggregering af stormskyer, et fænomen, hvor stormskyer klumper sig sammen i tætte klynger. Forskeren brugte metoder fra kompleksitetsvidenskaben og anvendte dem på tidligere etableret forskning i meteorologi om tordenskyers opførsel. Undersøgelsen er nu offentliggjort i Geofysiske forskningsbreve .

En stormskys liv og død

Når solen varmer havets overflade op, varm, fugtig luft stiger fra havoverfladen, dannes høje, søjleformede tordenskyer, der når højder på cirka 12 km og måler typisk kun et par kilometer på tværs. Da disse skyer producerer regn, noget af det fordamper og afkøler lokalområdet under skyen.

Den indledende cirkulation af luft, der danner skyen, lukkes ned, og skyen forsvinder. Hvis det var så enkelt, dette burde være enden på tordenskyen. Imidlertid, den tætte luft under skyen skal ækvilibrere med mindre tæt luft omkring den:"Kold luft er tættere, og det spreder sig væk fra skyen. Vindstødsfronter dannes, som kan kollidere med vindstødsfronter fra andre skyer. Som en konsekvens, luften stiger op, og nye skyer produceres. Det betyder, at områder, hvor der er tilstrækkeligt mange skyer, er mere tilbøjelige til at sætte yderligere skyer i gang, Jan Härter forklarer (illustration 1).

"Områder med færre skyer udviser yderligere reduktion af skyer. Da energi skal ind i systemet, og da energi kommer fra sollys, der er en grænse for, hvor store skyklumperne kan vokse – så vi sætter en begrænsning i vores model. Resultatet er, at skyklynger dannes, med skyfrie områder imellem. Dette ses også i observationer for det tropiske hav."

At kombinere teori med fænomener i den virkelige verden

At bygge modeller er rent teoretisk, men formår alligevel at forklare fænomener. "Det er et teoretisk argument, et forslag til en mekanisme, der nu kan testes. Klynger af tordenskyer er blevet observeret i den virkelige verden, men mangler stadig en videnskabelig forklaring. Hvis vi sammenligner to ekstreme tilfælde, hvor én sky skabes, det ender med at lukke sig selv ned. Så siger statistisk mekanik, at ingen konvektiv selvaggregering vil finde sted. Sammenligner man dette med en anden model, hvor to skyer skaber en anden, aggregering kan finde sted. Det er dybest set, hvad den teoretiske model kan. Denne type selvorganisering er enormt interessant og kan forekomme i en række systemer fra biologi til magnetisme."

Tropisk meteorologi er, på grund af det stærke samspil mellem skyer og solbestråling der, relevant for klimaændringer. Mere klyngning i et fremtidigt klima kan påvirke, hvor meget havet opvarmes, i forhold til kursen i dag. Forudsigelse af klyngning af stormskyer kan også påvirke vejret i Danmark, og ret nylige begivenheder i Danmark med overraskende oversvømmelser, oversvømmede kloakker og kældre, og skader på infrastruktur har givet anledning til spørgsmål om oprindelsen af ​​sådanne pludselige oversvømmelser. Dybere forståelse af, hvordan skyer interagerer, kan kaste nyt lys over forekomsten af ​​sådanne oversvømmelser.