I poligoni sono molto diffusi in natura:il fango essiccato può rompersi in blocchi dai molti lati, e le api modellano il favo in regolari, cellule a sei facce. Gli esagoni appaiono anche in ampi strati di nuvole attraverso parti degli oceani della Terra, e ora un team di ricercatori ha utilizzato un approccio di rete per analizzare il perché. Il loro lavoro promette di aiutare gli scienziati a trovare descrizioni più accurate delle nuvole nei modelli computerizzati del tempo e del cambiamento climatico.
Grandi mazzi di nubi stratocumuli si auto-organizzano in schemi a nido d'ape. "Questi tipi di nuvole raffreddano il pianeta riflettendo la radiazione solare, ma la loro descrizione nei modelli climatici è ancora piuttosto rozza", ha detto l'autore principale Franziska Glassmeier. Ha scoperto che poteva usare un modello matematico relativamente semplice per ricreare i modelli delle nuvole, che sono modellati in natura da una complessa interazione di processi fisici.
La nuova carta, co-autore dello scienziato NOAA e del CIRES Fellow Graham Feingold, è pubblicato oggi sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Il lavoro è stato in parte sostenuto dal Programma di Ricerca Innovativa CIRES.
Fin dalle prime immagini satellitari nei primi anni '60, gli scienziati hanno riconosciuto che le nuvole stratocumuli, simili a tappeti, nuvole basse spesso ricoprono ampie sezioni di oceani subtropicali, sembrano favi imperfetti. A volte le cellule sono "chiuse, " con aree nuvolose nelle cellule circondate da anelli privi di nubi; e talvolta sono "aperte, " con cellule prive di nubi circondate da anelli nuvolosi. Il modello cambia costantemente man mano che le cellule emergono, scomparire, e riorganizzare.
I ricercatori hanno eseguito simulazioni altamente dettagliate delle nuvole per catturare i precisi movimenti dell'aria che creano questi schemi:in generale, dove l'aria sale crea regioni nuvolose, e dove discende, forma di regioni prive di nuvole. Hanno quindi applicato una tecnica matematica chiamata tassellatura Voronoi per tradurre i movimenti dell'aria in una rete di tessere poligonali. Il semplice modello matematico sviluppato da Glassmeier e Feingold ricrea questo schema. "È come creare un mosaico dinamico con regole specifiche che consentono di sostituire più volte patch diverse con una nuova serie di tessere", Glassmeier spiega. Il loro modello offre una spiegazione fondamentale per la struttura e la dinamica di stupendi strati di stratocumuli.
E forse ancora più importante, la tecnica di analisi della rete può aiutare a produrre nuvole più accurate nei modelli informatici. "Le nuvole rappresentano ancora una significativa incertezza nelle nostre proiezioni climatiche", disse Feingold. "La nostra speranza è che questo nuovo approccio alla rete cellulare porti a nuovi modi di guardare al problema della parametrizzazione del cloud".
