Le nuvole sono una grande fonte di incertezza nelle simulazioni al computer utilizzate per studiare i sistemi terrestri. Per ridurre tale incertezza, i ricercatori studiano la formazione del ghiaccio nelle nuvole. Questa formazione influenza i tassi di precipitazione, movimenti delle nuvole su larga scala, e proprietà ottiche delle nuvole. Questa ricerca aiuta ad affrontare un mistero di vecchia data. Da più di 50 anni, gli scienziati volevano sapere perché le goccioline d'acqua si congelano a una temperatura più elevata quando vengono colpite da una particella. È la pressione dell'impatto, secondo nuove osservazioni. Un nuovo studio suggerisce che il punto di congelamento più caldo è dovuto ai cambiamenti di pressione derivanti dal contatto.

Nella maggior parte dei modelli predittivi di formazione e crescita delle nuvole, la temperatura è la variabile più importante, seguito dalle proprietà materiali delle particelle atmosferiche, nel determinare se una nuvola è composta o meno da goccioline d'acqua o cristalli di ghiaccio. Questi nuovi risultati implicano che potrebbe essere importante considerare anche le collisioni, o proprietà dinamiche, che influenzano la superficie dell'acqua.

Nell'atmosfera, goccioline di acqua liquida si trovano frequentemente a temperature inferiori al punto di congelamento dell'acqua (0 gradi Celsius) fino a temperature fino a circa meno 40 gradi Celsius. Queste goccioline di liquido freddo sono indicate come "sovraraffreddate". Le gocce superraffreddate possono congelare in cristalli di ghiaccio in presenza di una classe di piccole particelle note come particelle nucleanti di ghiaccio. Capire quali particelle fungono da particelle nucleanti di ghiaccio in quali circostanze e a quali temperature è un'area di ricerca attiva perché la formazione di ghiaccio nelle nuvole influenza il tasso di precipitazione, movimenti delle nuvole su larga scala, e proprietà ottiche delle nuvole. Gran parte della formazione di ghiaccio nell'atmosfera è il risultato della catalisi da parte di particelle nucleanti di ghiaccio, e i molti diversi tipi di materiali nucleanti di ghiaccio sono solitamente caratterizzati dalla temperatura alla quale innescano il congelamento. Un mistero di vecchia data è l'osservazione che le goccioline d'acqua super raffreddate si congelano a una temperatura più elevata quando una particella nucleante di ghiaccio colpisce la superficie dell'acqua, rispetto alla stessa particella che è immersa nella gocciolina. I ricercatori hanno eseguito esperimenti di laboratorio in cui hanno mantenuto costante la temperatura delle goccioline e hanno agitato gocce di acqua pura e gocce contaminate con una piccola quantità di olio su due diverse superfici. Le gocce sono state agitate meccanicamente utilizzando un altoparlante a frequenza controllata e fotografate con una fotocamera ad alta velocità. Con questo approccio, gli scienziati hanno rilevato se si è verificato il congelamento e, in tal caso, quando e dove sulle gocce. Questi risultati sperimentali mostrano che la nucleazione del ghiaccio avviata dall'agitazione meccanica è fortemente correlata alla linea di contatto trifase in movimento e distorta, suggerendo perturbazioni di pressione come causa.