Charle con un científico atmosférico durante más de unos minutos, y es probable que comiencen a abogar por un cambio de nombre planetario. Planet Ocean-Cloud es mucho más apropiado que la Tierra, ellos dirán cuando gran parte de los sistemas de vida de nuestro planeta se ven afectados por las interacciones de las nubes y los océanos.

La capacidad de predecir el comportamiento de las nubes les da a los meteorólogos, científicos del clima, físicos y otros, una mejor comprensión del cambio de precipitación (actualmente uno de los aspectos más difíciles de predecir de la predicción meteorológica) y mejora la modelización del clima.

La semana pasada, Prasanth Prabhakaran, Will Cantrell y Raymond Shaw, junto con varios coautores, publicó "El papel de las fluctuaciones turbulentas en la activación de aerosoles y la formación de nubes" en la revista procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias . Su artículo pregunta:¿Bajo qué condiciones ambientales se forman las gotas de nubes? ¿La turbulencia, el caótico movimiento del aire que da como resultado un viaje más accidentado en un avión, afecta las propiedades de las nubes, por ejemplo, ¿cuántas gotas de nubes tienen y si producirán precipitaciones?

"Hay muy pocos absolutos en la vida y estoy a punto de darte uno de ellos:cuando miras hacia el cielo, cada gota de nube que ves se formó sobre una mota de polvo preexistente. Pero no toda mota de polvo te dará una gota de nube, "dijo Will Cantrell, profesor de física.

"Si me das las condiciones atmosféricas, Puedo darte una idea bastante clara de si la mota de polvo formará una gota de nube. Hasta ahora en la ciencia atmosférica, lo que no hemos tenido en cuenta es el hecho de que la atmósfera es turbulenta, "Cantrell dijo." Si las partículas de polvo fueran idénticas, pero están expuestos a diferentes condiciones, eso influirá en si se convierten en gotas de nubes ".

El papel de la turbulencia en la formación de nubes es la brecha en la que avanza la investigación de Cantrell. Tradicionalmente, la mecánica de la formación de nubes no ha tenido en cuenta la turbulencia. Prabhakaran y sus coautores han desarrollado un marco, respaldado con experimentos de la cámara de niebla de Tech, para explicar cómo las partículas de aerosol (polvo) preexistentes, las semillas de las gotas de las nubes, hacen la transición para convertirse en gotas (y, por lo tanto, son elegibles para comenzar el proceso de caída en su jardín).

La cámara de niebla de Michigan Tech es una de las dos únicas en el mundo capaces de realizar tales experimentos. Shaw, distinguido profesor de física y director del doctorado en ciencias atmosféricas de Michigan Tech. programa, también está afiliada a la otra:la cámara LACIS-T en Leipzig, Alemania, en el Instituto de Investigaciones Troposféricas. Las nubes se pueden mantener durante horas en la cámara de Michigan Tech, una gran ventaja sobre los experimentos in situ en un jet equipado con equipo de medición que viaja a cien metros por segundo a través de una nube.

"En condiciones controladas, investigamos los aspectos de la formación de nubes, "dijo Prabhakaran, quien es un becario de investigación postdoctoral en el departamento de física de Michigan Tech. "El modelado bajo diferentes regímenes muestra cómo se forman las gotas de nubes y la importancia de la formación de gotas de nubes en las condiciones que tenemos, ya sea en un ambiente altamente contaminado o en un ambiente relativamente limpio como sobre el océano ".

Las condiciones atmosféricas importan:en condiciones limpias, todo lo que los investigadores necesitan saber son los valores medios, como la concentración media de vapor de agua y la temperatura media, tener suficiente información para predecir si las motas de polvo se convertirán en gotas de nubes. En condiciones más contaminadas, las condiciones exactas a las que están expuestas las partículas se vuelven más importantes.

"La forma en que las nubes interactúan con la luz solar y si precipitan dependerá en gran medida de la cantidad de gotas y de su tamaño, ", Dijo Cantrell." Comprender la transición del polvo a las gotas de nubes es una parte clave para comprender si tendrá muchas o pocas gotas. Nuestra teoría agrega una forma de comprender si la mezcla turbulenta en la atmósfera afectará la cantidad de gotas que se obtienen, y eso se traduce en otras propiedades de la formación de nubes ".

Para realizar el experimento, los investigadores crearon un ambiente turbulento dentro de la cámara de niebla de 3,14 metros cúbicos calentando la placa inferior de la cámara y enfriando la placa superior para crear una turbulencia, flujo convectivo. En el flujo, el equipo introdujo partículas de aerosol de cloruro de sodio de 130 nanómetros. Variando el diferencial de temperatura entre las placas superior e inferior y el número de partículas de aerosol en la cámara, los investigadores vieron diferencias en cómo se formaban las nubes.

Basado en esas observaciones, el equipo de investigación desarrolló una teoría semicuantitativa para describir las condiciones. El hecho de que las partículas de aerosol se conviertan en gotitas tiene un efecto tremendo en las propiedades de las nubes, y los experimentos y el modelo de Michigan Tech proporcionan un marco para categorizar la formación de gotas en modelos numéricos.

Cantrell dijo que la turbulencia no ha sido parte del plan de estudios de física de la nube hasta hace muy poco.

"Nuestras mediciones en la cámara muestran que la turbulencia puede imitar los comportamientos que se han atribuido a la variación de partículas, principalmente tamaño y composición. Este experimento cambia nuestra comprensión de las propiedades de las nubes y nos volvemos más capaces de representar esos procesos en modelos climáticos. " él dijo.

Los investigadores dijeron que su modelo ayudará a los pronosticadores a predecir las fluctuaciones que experimentará Planet Ocean-Cloud a medida que cambia el clima.

"Con suerte, dentro de unos años, esto mejorará las observaciones de los modelos climáticos para predecir el cambio climático a largo plazo, "Dijo Prabhakaran.