Comprendere il tempo e il cambiamento climatico è una delle sfide più importanti della scienza odierna. Un nuovo studio teorico del professore associato Jan Härter al Niels Bohr Institute, Università di Copenaghen, presenta un nuovo meccanismo per l'autoaggregazione delle nubi temporalesche, un fenomeno per cui le nuvole temporalesche si raggruppano in densi grappoli. Il ricercatore ha utilizzato metodi della scienza della complessità e li ha applicati a ricerche precedentemente stabilite in meteorologia sul comportamento delle nuvole temporalesche. Lo studio è ora pubblicato su Lettere di ricerca geofisica .

La vita e la morte di una nuvola di tempesta

Quando il sole riscalda la superficie dell'oceano, caldo, l'aria umida sale dalla superficie dell'oceano, formando alto, nubi temporalesche colonnari che raggiungono altezze di circa 12 km e misurano tipicamente solo pochi chilometri di diametro. Poiché queste nuvole producono pioggia, una parte evapora e raffredda l'area locale sotto la nuvola.

La circolazione iniziale dell'aria che forma la nuvola viene interrotta e la nuvola si dissipa. Se fosse così semplice, questa dovrebbe essere la fine della nuvola temporalesca. Però, l'aria densa sotto la nuvola deve equilibrarsi con l'aria meno densa che la circonda:"L'aria fredda è più densa, e si diffonde dalla nuvola. Si formano fronti di raffica, che può scontrarsi con raffiche frontali di altre nuvole. Come conseguenza, l'aria si alza, e vengono prodotte nuove nuvole. Ciò significa che le aree in cui ci sono sufficientemente numerose nuvole, hanno maggiori probabilità di generare nuvole aggiuntive, " spiega Jan Härter (Illustrazione 1).

"Le aree con meno nuvole mostrano un'ulteriore riduzione delle nuvole. Poiché l'energia deve entrare nel sistema, e poiché l'energia viene dalla luce del sole, c'è un limite a quanto grandi possono crescere i grumi di cloud, quindi poniamo un vincolo nel nostro modello. Il risultato è che si formano cluster di cloud, con regioni senza nuvole in mezzo. Questo si vede anche nelle osservazioni per l'oceano tropicale".

Combinare la teoria con i fenomeni del mondo reale

La costruzione di modelli è puramente teorica, ma riesce ancora a spiegare i fenomeni. "Si tratta di un argomento teorico, un suggerimento per un meccanismo che ora può essere testato. Il raggruppamento di nubi temporalesche è stato osservato nel mondo reale, ma manca ancora una spiegazione scientifica. Se confrontiamo due casi estremi, dove si crea una nuvola, finisce per spegnersi. Quindi la meccanica statistica dice che non avrà luogo alcuna autoaggregazione convettiva. Confrontandolo con un altro modello in cui due nuvole ne creano un'altra, l'aggregazione può avvenire. Questo è fondamentalmente ciò che può fare il modello teorico. Questo tipo di autoorganizzazione è estremamente interessante e può verificarsi in una vasta gamma di sistemi, dalla biologia al magnetismo".

La meteorologia tropicale è, a causa della forte interazione delle nuvole con l'irraggiamento solare lì, rilevante per il cambiamento climatico. Un maggiore raggruppamento in un clima futuro potrebbe influenzare il riscaldamento dell'oceano, rispetto al tasso visto oggi. La previsione di un raggruppamento di nubi temporalesche potrebbe influenzare il tempo anche in Danimarca, e gli eventi abbastanza recenti in Danimarca con inondazioni improvvise a sorpresa, fognature e scantinati allagati, e danni alle infrastrutture hanno sollevato interrogativi sull'origine di tali inondazioni improvvise. Una comprensione più profonda di come interagiscono le nuvole potrebbe gettare nuova luce sul verificarsi di tali inondazioni.