Точна кліматична модель побудована на розумінні хмар — їхнього розміру, форми та того, як вони взаємодіють із сонячним світлом і опадами. Однією з ключових частин цієї головоломки є мікрофізика крапель хмари — складна взаємодія крапель води всередині хмари. Останні дослідження виявили серйозну прогалину в здатності наших моделей охопити цю складність, що потенційно може вплинути на наші прогнози щодо клімату Землі.
Нашим існуючим кліматичним моделям важко точно відобразити різноманіття розмірів крапель у хмарах. Нітін Аллуайн і його команда виявили, що навіть складне моделювання, яке називається сильною турбулентністю (ST), створює занадто однорідне зображення розподілу крапель. Уявіть помилку: ви прийняли шумне місто за порожню галявину – загальний вигляд кардинально відрізняється від реальності.
Ці висновки ґрунтуються на порівнянні даних BT із реальними спостереженнями в шарувато-купчастих хмарах, поширеному типі, який зустрічається вздовж узбережжя та часто виглядає як низькі сірі плями. Дослідники зосередилися на тому, як розмір крапель змінювався в різних частинах хмари. Нові дані спостережень показали чіткі закономірності – деякі області були багаті великими краплями, тоді як інші були багаті меншими, що вказує на більш динамічну внутрішню структуру.
На цьому етапі моделі поступаються. Незважаючи на те, що симуляції BT зафіксували деякі цікаві кореляції між розмірами крапель і загальними явищами хмар (такими як дощ і висхідні потоки), вони не змогли відтворити спостережуване розмаїття у великих масштабах у хмарах.
Ці розбіжності можуть бути наслідком кількох факторів. Наприклад, поточні моделі можуть неточно відображати «захоплення» — процес змішування сухого повітря в хмару, викликаючи випаровування та впливаючи на розмір крапель. Іншою причиною може бути припущення, що такі фактори, як умови поверхні та типи аерозолів, рівномірно розподіляються по всій хмарі — те, що рідко трапляється в природі.
Розуміння цих мікрофізичних процесів має вирішальне значення для вдосконалення кліматичних моделей. Аллуан і його команда наголошують, що їх симуляції BT були спрощеними сценаріями, тому слід бути обережним, застосовуючи їх безпосередньо до складних ситуацій реального життя. Вони настійно рекомендують у майбутніх дослідженнях вивчати вплив коливань концентрації хмарного аерозолю на розміри крапель і вдосконалювати методи моделювання для більш реалістичного представлення процесу захоплення. Вони кажуть, що схеми Лагранжа, які відстежують окремі частинки всередині хмари, а не усереднюють властивості великих об’ємів, є цікавим способом вловити ці нюанси.
Зрештою, досягнення більш точного розуміння мікрофізики хмар буде критично важливим для покращення нашого розуміння того, як хмари впливають на кліматичну систему Землі та, зрештою, прогнозування майбутніх змін глобальних погодних умов.
