Atmosfærisk turbulens kan fremme dannelsen af ​​skydråber

Skyer dannes, når vanddamp i fugtige luftpakker kondenserer til atmosfæriske aerosoler, såsom støvpartikler. Overgangen fra tør partikel til flydende vanddråbe er kendt som aktivering. Tærsklen for aktivering er en funktion af en aerosols størrelse og kemiske sammensætning, samt af den relative luftfugtighed i den lokale luft. Da en given partikels størrelse og sammensætning er fastsat, aktivering sker primært, når en pakke luft krydser et vandmætningsniveau kaldet kritisk overmætning.

Typisk, når en pakke fugtig luft stiger op, det køler, reducerer luftens evne til at indeholde vanddamp og driver pakken mod kritisk overmætning. Traditionel teori og laboratoriesimuleringer har forsømt dynamiske processer, såsom turbulens, inden for pakken og antaget, at pakken er godt beskrevet af en enkelt temperatur og relativ luftfugtighed. Imidlertid, nylige observationer på stedet tyder på, at turbulens kan skabe variationer på 0,1 %-0,3 % i værdien af ​​pakkens mætningsforhold.

Shawon et al. brugt et nyt topmoderne skykammer til at undersøge virkningerne af turbulens på skydannelse i laboratoriet. For at udføre deres undersøgelser, de skabte et overmættet miljø i kammeret, oprindeligt blottet for aerosoler. Ved at indstille toppen og bunden af ​​kammeret til forskellige temperaturer, de inducerede turbulente luftbevægelser. Derefter injicerede de submikrometer-størrelse tørre natriumchloridpartikler i kammeret for at fungere som kernedannelsessteder for dannelse af skydråber og observerede steady state-resultaterne.

Ved at fastsætte aerosolens størrelse og sammensætning, samt kammerets temperatur og initiale mætningsniveau, forfatterne isolerede effekten af ​​turbulens. De fandt ud af, at under disse forhold, aerosolpartikler med de samme fysiske egenskaber i den samme luftpakke kunne aktiveres eller ikke aktiveres på grund af turbulens-induceret variation i lokal overmætning. Fordi aktivering sker, når den kritiske overmætningstærskel er nået, turbulens kan kortvarigt skubbe flere partikler over denne grænse, hvilket resulterer i større samlede aktiveringsfraktioner.

Ifølge forfatterne, turbulenseffekter kan spille en vigtig rolle i overgangen mellem skytyper. Dette kan især være tilfældet for skyer, der bevæger sig fra landbaserede til havbaserede miljøer, hvorunder bestanden af ​​tilgængelige aerosoler også ændrer sig.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra Eos, vært af American Geophysical Union. Læs den originale historie her.