Een nieuwe NASA-studie toont aan dat opwaartse luchtstromen belangrijker zijn dan eerder werd gedacht bij het bepalen waardoor wolken motregen produceren in plaats van grote regendruppels. een gemeenschappelijke veronderstelling omverwerpen.

De studie biedt een weg voor het verbeteren van de nauwkeurigheid van de behandeling van regenval door weer- en klimaatmodellen - erkend als een van de grotere uitdagingen bij het verbeteren van weersvoorspellingen op korte termijn en klimaatprojecties op lange termijn.

Het onderzoek door wetenschappers van NASA's Jet Propulsion Laboratory in Pasadena, Californië; UCLA; en de Universiteit van Tokio ontdekte dat laaggelegen wolken boven de oceaan meer motregendruppels produceren dan hetzelfde type wolk boven land. De resultaten worden online gepubliceerd in de Quarterly Journal van de Royal Meteorological Society.

Waterdruppels in wolken vormen zich aanvankelijk op microscopisch kleine deeltjes in de lucht, of spuitbussen. Wetenschappers bestuderen al tientallen jaren de rol van aerosolen in wolken en regen. Er zijn meer aerosolen over land dan over de oceaan, en wetenschappers hadden gedacht dat de extra aerosolen ook de neiging zouden hebben om meer motregen over het land te vormen. De nieuwe studie toont aan dat de aanwezigheid van aërosolen alleen niet kan verklaren waar motregen optreedt.

Om te begrijpen wat er nog meer een rol speelt, onderzoeksteamleider Hanii Takahashi van het JPL en UCLA Joint Institute for Regional Earth System Science and Engineering keek naar opwaartse luchtstromen - pluimen warme lucht die opstijgen uit de door de zon verwarmde aarde. Binnen hoge onweerswolken, sterke opwaartse stromingen spelen een rol bij regenvorming. In laaghangende wolken, echter, updrafts staan ​​bekend als veel zwakker, en ze hebben niet veel wetenschappelijke aandacht gekregen in verband met regen.

"Er was een eerdere hypothese dat opwaartse luchtstromen belangrijk zouden kunnen zijn, ' zei Takahashi. 'Maar de hypothese was nooit getest, en ik wist niet zeker of de opwaartse stroming sterk genoeg was om de grootte van regendruppels te beïnvloeden."

Binnen hoge onweerswolken, sterke opwaartse stromingen spelen een rol bij regenvorming. In laaghangende wolken, echter, updrafts staan ​​bekend als veel zwakker, en ze hebben niet veel wetenschappelijke aandacht gekregen in verband met regen.

Bestaande meetsystemen hebben moeite om opwaartse snelheden direct te monitoren. Om deze snelheden af ​​te leiden, Takahashi's team combineerde metingen van NASA's CloudSat- en Aqua-satellieten en andere bronnen met radargegevens op grondniveau van een observatiesite van het Amerikaanse Department of Energy op de Azoren.

Ze ontdekten dat de opwaartse stroming in laaggelegen wolken boven land, terwijl zwakker dan opwaartse luchtstromen in hoge onweerswolken, waren nog steeds sterk genoeg om motregendruppels omhoog te houden. Terwijl de druppeltjes in wolken dreven, ze bleven groeien totdat de opwaartse stromingen hen niet langer konden ophouden. Toen vielen ze als grote regendruppels.

In soortgelijke wolken die zich boven de oceaan vormden, updrafts waren zelfs zwakker dan over land. Als resultaat, druppels vielen als motregen uit de wolken, voordat ze de kans kregen om uit te groeien tot regendruppels op ware grootte. Dit verklaart het overwicht van motregen over de oceaan.

Deze bevinding geeft nieuw inzicht in het atmosferische basisproces van regenvorming, iets dat nuttig is bij zowel weersvoorspellingen als klimaatmodellering. Takahashi hoopt dat het haar mede-klimaatmodelbouwers zal helpen om verder te kijken dan aerosolen in hun veronderstellingen over laaggelegen wolken. Deze wolken hebben een sterk effect op projecties van de toekomstige oppervlaktetemperaturen van de aarde. Bij de meeste modellen, de veronderstellingen die momenteel worden gebruikt om realistische oppervlaktetemperaturen te verkrijgen, resulteren in een onrealistisch druilerige wereld.

"Als we de opwaartse luchtsnelheden realistischer maken in de modellen, we kunnen hierdoor zowel realistischere motregen als meer realistische oppervlaktetemperatuurprojecties krijgen, " ze zei.

De grootte van water

Waterdampmoleculen in de lucht condenseren op aerosoldeeltjes, de zogenaamde condensatiekernen van wolken, en groeien uit tot druppeltjes van verschillende groottes. Hier zijn enkele relevante diameters:

• Een typische wolkencondensatiekern is 0,0002 millimeter, of mm (ongeveer 1, 000 keer groter dan een watermolecuul).
• Een typische wolkendruppel is ongeveer 0,02 mm (100 keer groter dan de condensatiekern van de wolk). Wolkendruppels hebben niet genoeg massa om te vallen.
• Een typische motregendruppel is 0,5 mm (25 keer groter dan een wolkendruppel). Motregen is net zwaar genoeg om te vallen.
• Een typische regendruppel is ongeveer 2 mm (100 keer groter dan een wolkendruppel en 4 keer groter dan motregen).