Wanneer wolken een heldere hemel tegenkomen, verdampen wolkendruppels terwijl ze zich vermengen met droge lucht. Een nieuwe studie met onderzoekers van de Universiteit van Göteborg is erin geslaagd om in een model vast te leggen wat er gebeurt. Uiteindelijk zou dit in de toekomst kunnen leiden tot nauwkeurigere klimaatmodellen.

De wolken aan de hemel hebben een grote invloed op ons klimaat. Ze produceren niet alleen neerslag en bieden schaduw tegen de zon, maar ze fungeren ook als grote reflectoren die de straling van warmte van de aarde voorkomen, ook wel bekend als het broeikaseffect.

‘Hoewel wolken al lange tijd worden bestudeerd, vormen ze een van de grootste bronnen van onzekerheid in klimaatmodellen’, legt Bernhard Mehlig, hoogleraar complexe systemen aan de Universiteit van Göteborg, uit. "Dit komt omdat er zoveel factoren zijn die bepalen hoe de wolken de straling beïnvloeden. En de turbulentie in de atmosfeer betekent dat alles voortdurend in beweging is. Dit maakt de zaken nog ingewikkelder."

Focus op de cloudrand

Een artikel in Physical Review Letters presenteert een nieuw statistisch model dat beschrijft hoe het aantal waterdruppeltjes, hun grootte en de waterdamp op elkaar inwerken aan de turbulente wolkenrand. De verdeling van waterdruppels is belangrijk omdat deze invloed heeft op de manier waarop wolken straling reflecteren.

"Het model beschrijft hoe de druppeltjes krimpen en groeien aan de rand van de wolken wanneer turbulentie zich vermengt met drogere lucht", voegt Johan Fries toe, een voormalig doctoraatsstudent in de natuurkunde en co-auteur van het onderzoek.

De onderzoekers hebben de belangrijkste parameters geïdentificeerd en hun model dienovereenkomstig gebouwd. Kortom, het model houdt rekening met de wetten van de thermodynamica en de turbulente beweging van de druppels. Het model komt goed overeen met eerdere numerieke computersimulaties en verklaart de resultaten ervan.

Het belang van verdamping

“Maar we zijn nog ver verwijderd van de finish”, vervolgt professor Mehlig. "Ons model kan momenteel beschrijven wat er in één kubieke meter wolk gebeurt. Vijftien jaar geleden was dat nog maar één kubieke centimeter, dus we boeken vooruitgang."

Wanneer beleidsmakers klimaatverandering bespreken, wordt groot belang gehecht aan de klimaatmodellen van het IPCC. Volgens het IPCC behoren de microfysische eigenschappen van wolken echter tot de minst begrepen factoren in de klimaatwetenschap.

“Bovendien is de verdamping van druppeltjes een belangrijk proces, niet alleen in de context van atmosferische wolken, maar ook binnen het veld van de infectiegeneeskunde. Kleine druppeltjes die vrijkomen als we niezen, kunnen virusdeeltjes bevatten. Als deze druppeltjes verdampen, kan het virus deeltjes kunnen in de lucht blijven en anderen infecteren."

Professor Mehlig is ook co-auteur van een ander onderzoek dat beschrijft hoe vaste deeltjes, zoals ijskristallen, in wolken bewegen.

"De ijskristallen en de waterdruppels beïnvloeden elkaar. Maar we weten nog niet hoe."

Meer informatie: J. Fries et al, Lagrangiaanse oververzadigingsfluctuaties aan de cloudrand, Physical Review Letters (2023). DOI:10.1103/PhysRevLett.131.254201

Journaalinformatie: Fysieke beoordelingsbrieven

Aangeboden door Universiteit van Göteborg