Nauwkeurige klimaatmodellering hangt af van het begrijpen van wolken – hun grootte, vorm en hoe ze omgaan met zonlicht en neerslag. Een cruciaal stukje van deze puzzel is de microfysica van wolkendruppels, de ingewikkelde dans van waterdruppels in een wolk. Recent onderzoek wijst op een flagrante leemte in het vermogen van onze modellen om deze complexiteit vast te leggen, wat mogelijk van invloed kan zijn op onze voorspellingen over het klimaat op aarde.
Onze huidige klimaatmodellen hebben moeite om de diversiteit aan wolkendruppelgroottes binnen wolken nauwkeurig weer te geven. Nithin Allwayin en zijn team ontdekten dat zelfs geavanceerde simulaties, bekend als large-eddy-simulaties (LES), een al te uniform beeld schetsen van de druppelverdeling. Zie het alsof je een bruisende stad aanziet voor een leeg veld: het totaalbeeld wijkt drastisch af van de werkelijkheid.
Deze bevindingen komen voort uit het vergelijken van LES-gegevens met waarnemingen uit de echte wereld verzameld in stratocumuluswolken, een veel voorkomend type dat langs kustlijnen wordt aangetroffen en vaak verschijnt als lage, grijze vlekken. De onderzoekers concentreerden zich op hoe de druppelgrootte varieert in verschillende delen van een wolk. De nieuwe observatiegegevens brachten duidelijke patronen aan het licht: sommige gebieden hadden grote druppels, terwijl andere kleinere hadden, wat duidde op een meer dynamische interne structuur.
Dit is waar de modellen tekortschieten. Hoewel LES-simulaties een aantal interessante correlaties tussen druppelgroottes en bredere wolkenfenomenen (zoals motregenvorming en opwaartse luchtstromen) hebben vastgelegd, zijn ze er niet in geslaagd de waargenomen diversiteit op grotere schalen in de wolken te weerspiegelen.
Deze verschillen kunnen het gevolg zijn van verschillende factoren. De huidige modellen geven bijvoorbeeld mogelijk niet accuraat ‘meevoering’ weer, het proces waarbij drogere lucht zich vermengt tot een wolk, waardoor verdamping ontstaat en de druppelgrootte wordt beïnvloed. Een andere boosdoener zou de veronderstelling kunnen zijn dat factoren als oppervlaktecondities en aërosoltypen gelijkmatig over hele wolken zijn verdeeld – wat in de natuur zelden het geval is.
Het verbeteren van ons begrip van deze microfysische processen is van cruciaal belang voor het verfijnen van klimaatmodellen. Allwayin en zijn team benadrukken dat hun LES-simulaties vereenvoudigde scenario’s waren, dus voorzichtigheid is geboden bij het rechtstreeks toepassen ervan op de complexiteit van de echte wereld. Ze dringen aan op toekomstig onderzoek om te onderzoeken hoe variaties in aërosolconcentraties in wolken de druppelgrootte beïnvloeden en om modeltechnieken te verfijnen om meesleuren realistischer weer te geven. Ze geloven dat Lagrangiaanse schema’s, die individuele deeltjes in de cloud volgen in plaats van eigenschappen over grote volumes te middelen, veelbelovend zijn voor het vastleggen van deze nuances.
Uiteindelijk zal het verkrijgen van een nauwkeuriger beeld van de microfysica van wolken cruciaal zijn voor het verbeteren van ons begrip van hoe wolken bijdragen aan het klimaatsysteem van de aarde en uiteindelijk voor het voorspellen van toekomstige veranderingen in mondiale weerpatronen.
