Ny molnmodell kan hjälpa klimatforskningen

I gränsen mellan moln och klar himmel avdunstar vattendroppar när de blandas med torr luft. I en ny studie med forskare från Göteborgs universitet har man lyckats fånga skeendet i en modell. I förlängningen kan detta leda till bättre klimatmodeller i framtiden.

Molnen på himlen har stor betydelse för vårt klimat, inte bara för att de avger nederbörd och skuggar solen. Moln fungerar också som stora reflektorer som hindrar utstrålningen av värme från jorden, det som populärt kallas för växthuseffekten.

– 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, professor i komplexa system vid Göteborgs universitet.

Molnkanten i fokus för studien

I en vetenskaplig artikel i Physical Review Letters redovisas en ny statistisk modell som beskriver hur antalet vattendroppar, deras storlekar och vattenångan vid den turbulenta molnkanten interagerar. 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 Johan Fries, tidigare doktorand och medförfattare till studien.

Forskarna har identifierat de viktigaste parametrarna och byggt sin modell därefter. Kort beskrivet så beaktar den framtagna modellen termodynamikens lagar samt dropparnas turbulenta rörelse. Modellen stämmer väl med numeriska datorsimuleringar som gjorts tidigare, och förklarar deras resultat.

Avdunstningen en viktig process

– Men vi är långt ifrån 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.

Det läggs stor vikt vid IPCC:s klimatmodeller när beslutsfattare diskuterar klimatförändringarna. 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.

Bernhard Mehlig har även varit medförfattare till 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 i Physical Review Letters:

Lagrangian Supersaturation Fluctuations at the Cloud Edge

Inertia Induces Strong Orientation Fluctuations of Nonspherical Atmospheric Particles

Kontakt:

Bernhard Mehlig, professor i komplexa system på Institutionen för fysik vid Göteborgs universitet, telefon: 0766-22 91 70, e-post: bernhard.mehlig@physics.gu.se