Wolken ontstaan ​​wanneer waterdamp in vochtige luchtpakketten condenseert op atmosferische aerosolen, zoals stofdeeltjes. De overgang van droge deeltjes naar vloeibare waterdruppels staat bekend als activering. De drempel voor activering is een functie van de grootte en chemische samenstelling van een aerosol, evenals van de relatieve vochtigheid van de lokale lucht. Aangezien de grootte en samenstelling van een bepaald deeltje vastliggen, activering vindt voornamelijk plaats wanneer een pakket lucht een waterverzadigingsniveau kruist dat kritische oververzadiging wordt genoemd.

Typisch, wanneer een pakket vochtige lucht opstijgt, het koelt af, waardoor het vermogen van de lucht om waterdamp te bevatten wordt verminderd en het pakket naar kritieke oververzadiging wordt gedreven. Traditionele theorie en laboratoriumsimulaties hebben dynamische processen verwaarloosd, zoals turbulentie, binnen het pakket en aangenomen dat het pakket goed wordt beschreven door een enkele temperatuur en relatieve vochtigheid. Echter, recente waarnemingen in situ suggereren dat turbulentie variaties van 0,1% tot 0,3% kan veroorzaken in de waarde van de verzadigingsratio van het pakket.

Shawon et al. gebruikte een nieuwe state-of-the-art wolkenkamer om de effecten van turbulentie op wolkenvorming in het laboratorium te onderzoeken. Om hun onderzoeken uit te voeren, ze creëerden een oververzadigde omgeving in de kamer, aanvankelijk verstoken van aerosolen. Door de boven- en onderkant van de kamer op verschillende temperaturen in te stellen, ze veroorzaakten turbulente luchtbeweging. Vervolgens injecteerden ze droge natriumchloridedeeltjes ter grootte van een micrometer in de kamer om te fungeren als de nucleatieplaatsen voor de vorming van wolkendruppels en observeerden de steady-state-resultaten.

Door de aërosolgrootte en -samenstelling vast te stellen, evenals de temperatuur en het aanvankelijke verzadigingsniveau van de kamer, de auteurs isoleerden het effect van turbulentie. Ze ontdekten dat in deze omstandigheden, aërosoldeeltjes met dezelfde fysieke kenmerken in hetzelfde luchtpakket kunnen al dan niet worden geactiveerd vanwege turbulentie-geïnduceerde variatie in lokale oververzadiging. Omdat activering plaatsvindt wanneer de kritische oververzadigingsdrempel wordt bereikt, turbulentie kan kortstondig meer deeltjes over die limiet duwen, resulterend in grotere totale activeringsfracties.

Volgens de auteurs is turbulentie-effecten kunnen een belangrijke rol spelen bij de overgang tussen wolkentypes. Dit kan met name het geval zijn voor wolken die zich verplaatsen van landgebaseerde naar zeegebaseerde omgevingen, waarbij ook de populatie beschikbare aerosolen verandert.

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan Eos, georganiseerd door de American Geophysical Union. Lees hier het originele verhaal.