Un nuovo studio della NASA mostra che le correnti ascensionali sono più importanti di quanto si pensasse in precedenza nel determinare ciò che fa produrre pioviggine alle nuvole invece di gocce di pioggia a grandezza naturale, ribaltando un presupposto comune.

Lo studio offre un percorso per migliorare l'accuratezza nei trattamenti delle precipitazioni da parte dei modelli meteorologici e climatici, riconosciuta come una delle maggiori sfide nel miglioramento delle previsioni meteorologiche a breve termine e delle proiezioni climatiche a lungo termine.

La ricerca degli scienziati del Jet Propulsion Laboratory della NASA a Pasadena, California; UCLA; e l'Università di Tokyo ha scoperto che le nuvole basse sull'oceano producono più goccioline di pioggerella rispetto allo stesso tipo di nubi sulla terraferma. I risultati sono pubblicati online nel Rivista trimestrale della Royal Meteorological Society.

Le gocce d'acqua nelle nuvole si formano inizialmente su particelle microscopiche sospese nell'aria, o aerosol. Gli scienziati studiano da decenni il ruolo degli aerosol nelle nuvole e nella pioggia. Ci sono più aerosol sulla terraferma che sull'oceano, e gli scienziati avevano pensato che gli aerosol aggiuntivi avrebbero teso a formare più pioggerella anche sulla terra. Il nuovo studio mostra che la sola presenza di aerosol non può spiegare dove si verifica la pioggerellina.

Per capire cos'altro ha un ruolo, Il leader del gruppo di ricerca Hanii Takahashi del JPL e dell'UCLA Joint Institute for Regional Earth System Science and Engineering ha esaminato le correnti ascensionali, pennacchi di aria calda che si alzano dalla Terra riscaldata dal sole. All'interno di alte nuvole temporalesche, forti correnti ascensionali giocano un ruolo nella formazione della pioggia. Nelle nuvole basse, però, le correnti ascensionali sono note per essere molto più deboli, e non hanno ricevuto molta attenzione scientifica in relazione alla pioggia.

"C'era una precedente ipotesi che le correnti ascensionali potessero essere importanti, " disse Takahashi. "Ma l'ipotesi non era mai stata verificata, e non ero sicuro che le correnti ascensionali fossero abbastanza forti da influenzare le dimensioni delle gocce di pioggia."

All'interno di alte nuvole temporalesche, forti correnti ascensionali giocano un ruolo nella formazione della pioggia. Nelle nuvole basse, però, le correnti ascensionali sono note per essere molto più deboli, e non hanno ricevuto molta attenzione scientifica in relazione alla pioggia.

I sistemi di misurazione esistenti faticano a monitorare direttamente le velocità di risalita. Per dedurre queste velocità, Il team di Takahashi ha combinato le misurazioni dei satelliti CloudSat e Aqua della NASA e di altre fonti con i dati radar a livello del suolo provenienti da un sito di osservazione del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti nelle Azzorre.

Hanno scoperto che le correnti ascensionali nelle nuvole basse sulla terra, mentre più debole delle correnti ascensionali in alte nuvole temporalesche, erano ancora abbastanza forti da tenere in alto le gocce di pioggia. Mentre le goccioline galleggiavano all'interno delle nuvole, continuarono a crescere finché le correnti ascensionali non furono più in grado di reggerli. Poi caddero come gocce di pioggia a grandezza naturale.

In nuvole simili che si sono formate sull'oceano, le correnti ascensionali erano persino più deboli che sulla terraferma. Di conseguenza, goccioline cadevano dalle nuvole come pioggerellina, prima che avessero l'opportunità di crescere in gocce di pioggia a grandezza naturale. Questo aiuta a spiegare la preponderanza della pioggerella sull'oceano.

Questa scoperta fornisce nuove informazioni sul processo atmosferico di base della formazione della pioggia, qualcosa che è utile sia nelle previsioni del tempo che nella modellazione del clima. Takahashi spera che aiuterà i suoi colleghi modellisti climatici a guardare oltre gli aerosol nelle loro ipotesi sulle nuvole basse. Queste nuvole hanno un forte effetto sulle proiezioni delle future temperature superficiali della Terra. Nella maggior parte dei modelli, le ipotesi attualmente utilizzate per ottenere temperature superficiali realistiche danno luogo a un mondo piovigginoso irrealisticamente.

"Se rendiamo le velocità di ascensione più realistiche nei modelli, di conseguenza potremmo ottenere sia una pioggerellina più realistica che proiezioni più realistiche della temperatura della superficie, " lei disse.

La dimensione dell'acqua

Le molecole di vapore acqueo nell'aria si condensano su particelle di aerosol chiamate nuclei di condensazione delle nuvole e crescono in goccioline di diverse dimensioni. Ecco alcuni diametri rilevanti:

• Un tipico nucleo di condensazione della nuvola è di 0,0002 millimetri, o mm (circa 1, 000 volte più grande di una molecola d'acqua).
• Una tipica goccia di nuvola è di circa 0,02 mm (100 volte più grande del nucleo di condensazione della nuvola). Le goccioline di nuvole non hanno massa sufficiente per cadere.
• Una tipica goccia di pioggia è di 0,5 mm (25 volte più grande di una goccia di nuvola). La pioggerellina è abbastanza pesante da cadere.
• Una tipica goccia di pioggia è di circa 2 mm (100 volte più grande di una goccia di nuvola e 4 volte più grande di una pioggerellina).