Chatta con uno scienziato atmosferico per più di qualche minuto, ed è probabile che inizieranno a sostenere un cambio di nome planetario. Il pianeta Ocean-Cloud è molto più adatto della Terra, diranno, quando gran parte dei sistemi di vita del nostro pianeta sono influenzati dalle interazioni delle nuvole e degli oceani.

La capacità di prevedere il comportamento delle nuvole offre ai meteorologi, scienziati del clima, fisici e altri una migliore comprensione del cambiamento delle precipitazioni (attualmente uno degli aspetti più difficili da prevedere delle previsioni meteorologiche) e migliora la modellazione del clima.

La settimana scorsa, Prasanth Prabhakaran, Will Cantrell e Raymond Shaw, insieme a diversi coautori, pubblicato "Il ruolo delle fluttuazioni turbolente nell'attivazione dell'aerosol e nella formazione delle nuvole" sulla rivista Atti dell'Accademia Nazionale delle Scienze . Il loro articolo chiede:in quali condizioni ambientali si formano le goccioline di nuvole? La turbolenza, il movimento caotico dell'aria che si traduce in una corsa più accidentata su un aereo, influisce sulle proprietà delle nuvole, ad esempio quante goccioline di nuvole hanno e se produrranno precipitazioni?

"Ci sono pochissimi assoluti nella vita e sto per dartene uno:quando guardi in alto nel cielo, ogni goccia di nuvola che vedi si è formata su un granello di polvere preesistente. Ma non ogni granello di polvere ti darà una goccia di nuvola, " disse Will Cantrell, professore di fisica.

"Se mi dai le condizioni atmosferiche, Posso darti un'idea abbastanza precisa se il granello di polvere formerà una goccia di nuvola. Finora nella scienza dell'atmosfera, quello di cui non abbiamo tenuto conto è il fatto che l'atmosfera è turbolenta, " Disse Cantrell. "Se le particelle di polvere fossero identiche, ma sono esposti a condizioni diverse, che giocherà un ruolo nel fatto che diventino goccioline di nuvole."

Il ruolo della turbolenza nella formazione delle nuvole è il divario in cui si inserisce la ricerca di Cantrell. Tradizionalmente, la meccanica della formazione delle nubi non ha tenuto conto della turbolenza. Prabhakaran e coautori hanno sviluppato un quadro, supportato da esperimenti dalla camera a nebbia di Tech, per spiegare come le particelle di aerosol (polvere) preesistenti, i semi delle goccioline di nuvole, passano a diventare goccioline (e quindi diventano idonee per iniziare il processo di caduta sul tuo giardino).

La camera a nebbia della Michigan Tech è una delle uniche due al mondo in grado di eseguire tali esperimenti. Shaw, illustre professore di fisica e direttore del dottorato di ricerca in scienze atmosferiche della Michigan Tech. programma, è anche affiliato con l'altro:la camera LACIS-T di Lipsia, Germania, presso l'Istituto per la ricerca sulla troposferica. Le nuvole possono essere mantenute per ore nella camera di Michigan Tech, un enorme vantaggio rispetto agli esperimenti in situ in un jet dotato di apparecchiature di misurazione che viaggiano a cento metri al secondo attraverso una nuvola.

"In condizioni controllate abbiamo studiato gli aspetti della formazione delle nuvole, " disse Prabhakaran, che è uno studioso di ricerca post-dottorato nel dipartimento di fisica della Michigan Tech. "La modellazione in diversi regimi mostra come si formano le goccioline di nuvole e il significato della formazione di goccioline di nuvole nelle condizioni che abbiamo, che si tratti di un ambiente altamente inquinato o di un ambiente relativamente pulito come l'oceano".

Le condizioni atmosferiche contano:in condizioni pulite, tutti i ricercatori devono sapere sono i valori medi come la concentrazione media di vapore acqueo e la temperatura media, avere informazioni sufficienti per prevedere se i granelli di polvere diventeranno goccioline di nuvole. In condizioni più inquinate, le condizioni esatte alle quali le particelle sono esposte diventa più importante.

"Il modo in cui le nuvole interagiscono con la luce solare e se precipitano dipenderà molto da quante goccioline e quanto sono grandi, " Ha detto Cantrell. "Comprendere il passaggio dalla polvere alle goccioline delle nuvole è una parte fondamentale per capire se avrai molte o poche goccioline. La nostra teoria aggiunge un modo per capire se la turbolenta miscelazione nell'atmosfera influenzerà il numero di goccioline che si ottengono, e questo si riflette in altre proprietà della formazione delle nuvole".

Per condurre l'esperimento, i ricercatori hanno creato un ambiente turbolento all'interno della camera a nebbia cubica di 3,14 metri riscaldando la piastra inferiore della camera e raffreddando la piastra superiore per creare una turbolenza, flusso convettivo. Nel flusso il team ha introdotto particelle di aerosol di cloruro di sodio da 130 nanometri. Variando il differenziale di temperatura tra le piastre superiore e inferiore e il numero di particelle di aerosol nella camera, i ricercatori hanno visto differenze nel modo in cui si sono formate le nuvole.

Sulla base di tali osservazioni, il team di ricerca ha sviluppato una teoria semiquantitativa per descrivere le condizioni. Se le particelle di aerosol diventano goccioline ha un enorme effetto sulle proprietà delle nuvole, e gli esperimenti e il modello del Michigan Tech forniscono un quadro per classificare la formazione di goccioline in modelli numerici.

Cantrell ha affermato che la turbolenza non faceva parte del curriculum di fisica delle nuvole fino a poco tempo fa.

"Le nostre misurazioni nella camera mostrano che la turbolenza può imitare i comportamenti che sono stati attribuiti alla variazione delle particelle, principalmente dimensioni e composizione. Questo esperimento cambia la nostra comprensione delle proprietà delle nuvole e diventiamo più capaci di rappresentare quei processi nei modelli climatici, " Egli ha detto.

I ricercatori hanno affermato che il loro modello aiuterà i meteorologi a prevedere le fluttuazioni che il pianeta Ocean-Cloud sperimenterà con i cambiamenti climatici.

"Spero che tra qualche anno, ciò migliorerà le osservazioni dei modelli climatici per prevedere i cambiamenti climatici a lungo termine, " disse Prabhakaran.