Объясненные Странные Сотовые Облака

{h1}

Понимание сдвигов облаков помогает уточнить модели климата.

Известно, что сотоподобные узоры облаков, часто наблюдаемые над открытым океаном, смещаются, при этом участки неба попеременно становятся прозрачными или покрытыми облаками. Ученые теперь думают, что знают, что движет этими переменчивыми полями дырявых облаков.

Исследователи, изучающие эти модели облачности на моделях и реальных данных, обнаружили, что дождь и переменные движения воздуха образуют структуры и заставляют их смещаться в небе, в то время как сами облака остаются сплоченными структурами, следуя принципу, называемому самоорганизацией, который также объясняет такие явления, как скопления. птиц, движущихся песчаных дюн и синхронного мигания светлячков.

Понимание того, как и почему эти облака перемещаются по небу, важно, потому что «структура облаков влияет на то, как много солнечной энергии отражается обратно в космос», - сказал член исследовательской группы Хайлонг Ван из Тихоокеанской северо-западной национальной лаборатории Министерства энергетики США. Ричленд, штат Вашингтон. В свою очередь, понимание того, сколько солнечной энергии проходит через поверхность Земли, помогает ученым лучше понять и моделировать климат планеты.

Классическая конвекция

Ученые называют облака с сотовой структурой «облаками с открытыми порами»; это низкие плоские облака, которые для кого-то, выглядывающего из самолета, напоминают стеганое одеяло. Пятна стеганого одеяла - пространства открытого воздуха, обрамленные стенами облаков. [Видят различные формы облаков и что они значат.]

Соты создаются с помощью простой формы конвекции, движения воздуха, вызванного подъемом теплого воздуха и падением холодного воздуха (то же самое явление, которое происходит в кастрюле с кипящей водой).

«Чистую» форму этой конвекции можно увидеть в виде двух плоских горизонтальных пластин, разделенных тонким жидким слоем. Если нижняя плита нагревается, теплая жидкость возле нее поднимается, выталкивая холодную жидкость из верхней плиты. Эти восходящие и нисходящие движения (так называемые восходящие и нисходящие потоки) начинают формировать вертикальные «стенки» в жидкости.

Если нижняя пластина нагревается равномерно, то восходящие и нисходящие потоки создают на поверхности жидкости гексагональные ячейки, которые выглядят как соты.

Но океаны Земли не нагреваются равномерно, поэтому облака с открытыми ячейками, возникающие в результате конвекции, не выглядят идеально гексагональными.

Атмосфера также является сложным местом, где помимо отопления начинают действовать факторы, определяющие, когда и где образуются облака. Например, аэрозоли - крошечные частицы пыли и грязи, плавающие в воздухе - служат в качестве поверхностей для сбора воды, образуя капли облаков, поэтому количество и размер аэрозолей могут изменять размер капель облаков и определять, будут ли облака вызывать дождь, Именно эти отношения Ван и его коллеги исследовали на компьютерных моделях сотовых облаков.

Сдвигающиеся облака

Модель имитировала низменные облака над океаном, снабжая их достаточным количеством аэрозолей для образования дождя и сотовой структуры.

Клочок облаков в целом всегда сохранял один и тот же лоскутный узор, но отдельные клетки внутри стеганого одеяла исчезали и переформировались в течение пары часов. Чтобы выяснить, что послужило причиной этой езды на велосипеде, команда проверила движение воздуха в этом районе.

Сильные восходящие потоки были замечены на облачных вертикальных стенках сота (когда воздух поднимался и охлаждался, а вода конденсировалась). В конце концов, достаточно воды конденсировалось, чтобы образовать дождь, и теперь более холодный воздух опустился, образуя нисходящий поток. Когда смежные нисходящие потоки приближались к поверхности океана, они следовали за ней, чтобы вытекать наружу, в конечном итоге сталкивались, нагревались у поверхности и снова поднимались вверх как новый восходящий поток. Новый модрафт был теперь перемещен в космосе, объясняя явное исчезновение и повторное появление сотовых ячеек.

Измерения ветра и дождя, проведенные судами в океане, подтверждают результаты компьютерного моделирования, показывающие, что отливы от дождя в различных частях неба сталкиваются на поверхности океана и снова возвращаются вверх.

«Вместе эти анализы показали, что перегруппировка является результатом осадков и что облака, относящиеся к этому виду системного дождя, почти в унисон», - сказал член исследовательской группы Грэм Фейнгольд из Национального управления океанических и атмосферных исследований в Боулдере, штат Колорадо.

Облака оказывают важное влияние на климат планеты: они отражают солнечную радиацию обратно в космос, обладая охлаждающим эффектом, а безоблачные пространства позволяют этой радиации достигать поверхности Земли, чтобы согреть планету. Ученым нелегко включить облака в модели климата, представляющие собой ряд уравнений, описывающих взаимодействия между различными процессами природы. Понимание сдвига облаков поможет уточнить модели.

«Мы выявили фундаментальные причины, по которым облака с открытыми ячейками колеблются. Будучи способными моделировать эти облака в компьютерных моделях, мы получаем больше понимания физики, лежащей в основе этого явления», - сказал Ван. «Это поможет нам лучше интерпретировать измерения в реальной атмосфере и представлять эти облака в климатических моделях».

Исследование подробно описано в номере журнала Nature от 12 августа.

  • Как читать облака
  • Погода 101: Все о ветре и дожде
  • Самая странная погода в мире





RU.WordsSideKick.com
Все права защищены!
Перепечатка материалов разрешена только с простановкой активной ссылки на сайт RU.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RU.WordsSideKick.com