Verticale luchtbewegingen verhogen de ijsvorming in wolken met gemengde fasen. Deze correlatie werd lange tijd theoretisch voorspeld, maar kan nu voor het eerst in de natuur worden waargenomen. Dit onderzoek is gepubliceerd door een team van het Leibniz Institute for Tropospheric Research (TROPOS) in Leipzig in npj Klimaat en Atmosferische Wetenschap , een open access tijdschrift gepubliceerd door Nature Research.

Met behulp van laser- en radarapparatuur, het team mat verticale luchtsnelheid en ijsvorming in dunne wolken met gemengde fasen. Dergelijke wolken bevatten ijsdeeltjes, waterdamp en onderkoelde vloeistofdruppels. De resultaten uit Leipzig kunnen helpen om in de toekomst een belangrijk deel van de watercyclus beter in kaart te brengen in de weer- en klimaatmodellen door ijsvorming in wolken.

De vorming van ijs in wolken is een kernelement van de waterkringloop op aarde. Het is meestal moeilijk om het ijsvormingsproces te isoleren om het individueel te bestuderen, omdat de interactie van aerosoldeeltjes, luchtbeweging en microfysische processen in wolken is te complex. Hoe dan ook, het is noodzakelijk om deze processen in detail te begrijpen om dit mechanisme beter in kaart te brengen in weer- en klimaatmodellen.

De wolkenonderzoekers concentreerden zich op een minder spectaculaire en dus minder doordachte vorm van wolken om andere processen dan primaire ijsvorming uit te sluiten. Ze onderzochten grote wolkenvelden op een hoogte van ongeveer 2 tot 8 kilometer met een verticale omvang van slechts 100 tot 200 meter en die extreem weinig ijs bevatten in het bereik van microgram per kubieke meter. Met zulke dunne wolken kan zowel ijs worden gedetecteerd met een wolkenradar als de verticale luchtbeweging met een Doppler-lidar, omdat de laserstraal nog steeds door de wolken kan dringen. Zowel lidar- als radarinstrumenten waren dus nodig om de turbulentie en ijsvorming in deze wolken boven Leipzig vanaf de grond te onderzoeken.

"Het effect werd pas zichtbaar toen we het ijs direct onder de bovenste laag van de wolken observeerden. Onze bevindingen maken voor het eerst kwantitatieve en goed ingeperkte inzichten mogelijk in de relatie tussen turbulentie en ijsvorming in de atmosfeer. Hoe sterker een wolk wordt 'geschud' ' door verticale luchtbewegingen, hoe meer ijs er uit valt, " meldt Dr. Johannes Bühl van TROPOS. Deze correlatie werd gemeten voor wolken kouder dan -12 °C. Vervolgens de teledetectiewetenschappers willen de invloed van aerosolen onderzoeken door het begin (ijskiemvorming) en einde (neerslag van ijsdeeltjes) van het ijsvormingsproces nader te bekijken.

IJsvorming in wolken is een belangrijk proces in de atmosfeer, want zonder dit ijs zou er praktisch geen neerslag vallen uit wolken op de middelste breedtegraden van de aarde. Hoe ingrijpend deze processen ook zijn, veel details zijn nog niet voldoende begrepen en worden daarom niet meegenomen in de weer- en klimaatmodellen.