Moln påverkar klimatet och mer kunskap behövs om deras egenskaper och beteende. En ny modell ger nu svar på hur vattendroppar och ånga samspelar vid molnkanten. Det här är viktig kunskap för framtidens klimatmodeller.
Molnen på himlen har stor betydelse för klimatet eftersom de släpper ifrån sig nederbörd och skuggar solen. Men moln fungerar också som stora reflektorer som hindrar utstrålningen av värme från jorden. Det här bidrar till växthuseffekten.
Men forskare behöver veta mer om molnen för att kunna förbättra klimatmodeller.
– Trots att man har studerat moln länge, så är de en av de största osäkerheterna i klimatmodeller. Det beror på att det är så många faktorer som bestämmer hur molnen påverkar solstrålningen. Och turbulensen i atmosfären gör att allt är i ständig rörelse. Det gör det ännu svårare att räkna på, säger Bernhard Mehlig som är professor i komplexa system vid Göteborgs universitet.
Droppar krymper och växer
Forskare har nu tagit fram en ny statistisk modell som beskriver hur antalet vattendroppar, deras storlekar och vattenångan vid den turbulenta molnkanten samspelar.
Fördelningen av vattendropparna är viktig eftersom den påverkar hur molnen reflekterar strålning och även hur molnet utvecklar sig när luften blandas om.
– Modellen beskriver hur dropparna krymper och växer i molnkanten när turbulensen blandar in torrare luft, säger forskaren Johan Fries vid Göteborgs universitet.
Modellen stämmer väl överens med datorsimuleringar som gjorts tidigare.
– Men vi är långtifrån i mål. Vår modell kan beskriva vad som händer i en kubikmeter av molnet i dagsläget. För cirka femton år sedan var det en kubikcentimeter, så det går framåt, säger Bernhard Mehlig.
Molnens egenskaper viktiga i klimatmodeller
När beslutsfattare diskuterar klimatförändringarna läggs stor vikt vid FN:s klimatpanel IPCC:s klimatmodeller. Och enligt IPCC är de mikrofysiska egenskaperna hos moln bland de minst förstådda inom klimatvetenskapen.
– Dessutom är avdunstningen av droppar en viktig process, inte bara i samband med atmosfäriska moln, utan också inom infektionsmedicinen. Små droppar som uppstår när vi nyser kan innehålla viruspartiklar. Om dropparna avdunstar, kan viruspartiklarna stanna kvar i luften och smitta andra människor, säger Bernhard Mehlig.
Han har även deltagit i en annan studie som beskriver hur fasta partiklar, som exempelvis iskristaller, rör sig i molnen.
– Iskristallerna och vattendropparna påverkar varandra. Men hur vet vi inte än, säger Bernhard Mehlig.
Vetenskapliga artiklar
Lagrangian Supersaturation Fluctuations at the Cloud Edge, Physical Review Letters.
Inertia Induces Strong Orientation Fluctuations of Nonspherical Atmospheric Particles, Physical Review Letters.
Kontakt:
Bernhard Mehlig, professor vid institutionen för fysik vid Göteborgs universitet, bernhard.mehlig@physics.gu.se
