Dokładny model klimatyczny opiera się na zrozumieniu chmur – ich wielkości, kształtu i sposobu, w jaki wchodzą w interakcję ze światłem słonecznym i opadami atmosferycznymi. Jednym z kluczowych elementów tej układanki jest mikrofizyka kropelek chmur — złożone wzajemne oddziaływanie kropelek wody w chmurze. Najnowsze badania ujawniają poważną lukę w zdolności naszych modeli do uchwycenia tej złożoności, co może potencjalnie wpłynąć na nasze przewidywania dotyczące klimatu Ziemi.
Nasze istniejące modele klimatyczne mają trudności z dokładnym przedstawieniem różnorodności rozmiarów kropel w chmurach. Nitin Alluain i jego zespół odkryli, że nawet złożone symulacje zwane silną turbulencją (ST) dały zbyt jednolity obraz rozkładu kropel. Wyobraź sobie błąd: pomyliłeś hałaśliwe miasto z pustą polaną – ogólny wygląd radykalnie różni się od rzeczywistości.
Wnioski te opierają się na porównaniu danych BT z obserwacjami w świecie rzeczywistym dokonanymi w chmurach stratocumulus, powszechnym typie chmur występujących wzdłuż wybrzeży i często pojawiających się w postaci niskich szarych plam. Naukowcy skupili się na zróżnicowaniu wielkości kropel w różnych częściach chmury. Nowe dane obserwacyjne wykazały wyraźne prawidłowości – niektóre obszary były bogate w duże kropelki, a inne w mniejsze, co wskazywało na bardziej dynamiczną strukturę wewnętrzną.
W tym momencie modele są gorsze. Chociaż symulacje BT uchwyciły pewne interesujące korelacje między rozmiarami kropel a ogólnymi zjawiskami chmurowymi (takimi jak mżawka i prądy wstępujące), nie były w stanie odtworzyć obserwowanej różnorodności w chmurach na większą skalę.
Rozbieżności te mogą wynikać z kilku czynników. Na przykład obecne modele mogą nie odzwierciedlać dokładnie „uwięzienia” – procesu mieszania się suchego powietrza w chmurę, powodującego parowanie i wpływającego na wielkość kropel. Innym winowajcą może być założenie, że czynniki takie jak stan powierzchni i rodzaje aerozoli są równomiernie rozmieszczone w chmurze – co rzadko zdarza się w przyrodzie.
Zrozumienie tych procesów mikrofizycznych ma kluczowe znaczenie dla udoskonalenia modeli klimatycznych. Allouain i jego zespół podkreślają, że ich symulacje BT były uproszczonymi scenariuszami, dlatego należy zachować ostrożność przy bezpośrednim stosowaniu ich do złożonych sytuacji z życia codziennego. Zdecydowanie zalecają, aby w przyszłych badaniach zbadano wpływ zmian stężeń aerozolu w chmurach na rozmiary kropel i udoskonalono metody modelowania, aby bardziej realistycznie przedstawiały proces uwięzienia. Mówią, że schematy Lagrangianu, które śledzą pojedyncze cząstki w chmurze, a nie uśrednianie właściwości w dużych objętościach, są interesującą metodą uchwycenia tych niuansów.
Ostatecznie osiągnięcie dokładniejszego zrozumienia mikrofizyki chmur będzie miało kluczowe znaczenie dla lepszego zrozumienia wpływu chmur na ziemski system klimatyczny i ostatecznie przewidywania przyszłych zmian w globalnych wzorcach pogodowych.
