Concentrazioni più elevate di nuclei di condensazione delle nuvole (CCN) (particelle di inquinamento) producono nuvole più basse ai piedi della Central Valley. Il maggiore rilascio di calore latente modifica la circolazione locale e rafforza il trasporto di umidità verso il pendio sopravvento, tonificanti nubi a fase mista sulle montagne per produrre maggiori quantità di precipitazioni nevose. Credito:Pacific Northwest National Laboratory
Le montagne sfidano gli sciatori, scalatori, e costruttori di strade. Ma quando si tratta di nuvole, offrono un aiuto. I ricercatori del Pacific Northwest National Laboratory e della Colorado State University hanno scoperto che le montagne, Le nuvole di ghiaccio d'acqua (a.k.a. a fase mista) hanno una doppia risposta quando vengono iniettate con numerose minuscole particelle di inquinamento. Il loro studio ha mostrato che le particelle di inquinamento vicino alle montagne della Sierra Nevada negli Stati Uniti occidentali maturano le condizioni per la formazione di goccioline e particelle di ghiaccio. Inizialmente, le precipitazioni in montagna diminuiscono. Ma quando le particelle raggiungono una certa quantità, le nevicate aumentano drasticamente sulla montagna.
Cosa causa questo effetto? Il team ha scoperto che alte concentrazioni di particelle inquinanti che si diffondono nell'area portano a molte più nuvole poco profonde nella California Central Valley e ai piedi delle colline, cambiare la circolazione locale. Il calore latente viene emesso quando si forma la gocciolina della nuvola, che rafforza il trasporto dell'umidità verso il pendio sopravvento.
"Quando le particelle di inquinamento riempiono le nuvole a fase mista sul lato della montagna, aumentano drasticamente le precipitazioni di neve, e questo risultato è diverso dai precedenti studi di modellazione, ", ha affermato l'autore principale del PNNL, il dott. Jiwen Fan. "Il meccanismo che porta a questo rinvigorimento delle nuvole è la nostra nuova scoperta".
Capire quando e quanta neve e pioggia cadranno può aiutare tutti dai meteorologi, agli sciatori, agli agricoltori e ai gestori delle risorse idriche. Questo studio fornisce una migliore comprensione dei processi che influenzano le nubi a fase mista e le precipitazioni vicino alle montagne. Gli autori hanno scoperto un nuovo meccanismo per il modo in cui le particelle causate dall'inquinamento possono stimolare queste nuvole e aumentare drasticamente le precipitazioni nevose. Questo meccanismo offre anche importanti spunti per le regioni montuose altamente inquinate in Cina e India, soprattutto per il ciclo dell'acqua e le precipitazioni estreme.
Le particelle atmosferiche causate dall'inquinamento che promuovono la formazione di nubi e concentrazioni più elevate di nuclei di condensazione delle nubi producono nubi più superficiali nella Central Valley e ai piedi delle montagne della Sierra Nevada. Quando la nuvola si forma, viene rilasciato calore latente che modifica la circolazione locale e rafforza il trasporto dell'umidità verso il pendio sopravvento della montagna. Questo processo di rinvigorimento delle nubi in fase mista sulle montagne provoca maggiori quantità di precipitazioni nevose che senza l'iniezione di particelle inquinanti. Credito:Pacific Northwest National Laboratory
I ricercatori del PNNL e del Colorado State hanno utilizzato il modello regionale Weather Research and Forecasting e l'hanno abbinato a calcoli di microfisica delle nuvole bin rivisti (dettagliati). Hanno confrontato queste simulazioni di modelli ad altissima risoluzione con misurazioni sul campo di due casi di nubi che presentavano condizioni dinamiche (venti) e termodinamiche (umidità) contrastanti. Lo studio ha effettuato simulazioni di sensibilità associate con le concentrazioni di nuclei di condensazione delle nuvole e nuclei di ghiaccio cambiate in un ampio intervallo da concentrazioni estremamente basse a concentrazioni estremamente elevate per raggiungere la loro scoperta.
Il gruppo continuerà a esaminare i nuovi dati di osservazione ottenuti dalla campagna ACAPEX/CalWater2 e a condurre simulazioni di modelli per comprendere ulteriormente i comportamenti delle nuvole e delle precipitazioni negli Stati Uniti occidentali.
