11.12.2019
PL EN
03.09.2014 aktualizacja 03.09.2014

Załatać dziurę w wiedzy o chmurach

Podniebne eksperymenty, podczas których chmurom mierzy się temperaturę, a także tworzenie sztucznych obłoków w laboratorium i w komputerze - to tylko fragment polskich badań nad procesami, jakie zachodzą w chmurach. Taka wiedza może poprawić skuteczność prognoz pogody.

"Sporo już wiemy o układach zachmurzenia i pojedynczych chmurach. Dużo wiadomo też już o kropelkach i kryształkach lodu, które tworzą chmury - m.in. o tym jak powstają na zawieszonych w powietrzu aerozolach. Jest jednak pewna luka w naszej wiedzy o chmurach" - mówi w rozmowie z PAP prof. Szymon Malinowski z Zakładu Fizyki Atmosfery Wydziału Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego. Wyjaśnia, że na razie badacze nie rozumieją wielu aspektów oddziaływań między kropelkami wody w chmurze – szczegółów tego, jak w warunkach naturalnych rosną, parują czy zderzają się ze sobą.

Malinowski przyznaje, że jeśli tych procesów nie zbadamy i nie będziemy umieli modelować, nie będziemy w stanie dokładnie przewidzieć, kiedy i gdzie spadnie deszcz. "Kiedy wyczerpuje się źródło wilgoci i energii, chmura przestaje się rozwijać, i turbulencja powoduje, że miesza się ona z otaczającym powietrzem, paruje i zanika, rozwiewa się, jak smuga kondensacyjna za samolotem. Jednak, jeśli z tej chmury nie powstanie opad, para wodna zostanie w powietrzu, może skondensować w nową chmurę i deszcz spadnie pewnie gdzieś indziej. Pytanie, jak długo chmura będzie żyła i jak szybko dojdzie do opadu jest fundamentalne" - wyjaśnia badacz z UW.

Opowiada, że krople w chmurze są bardzo niewielkie - mają średnicę kilkunastu mikrometrów (tysiąc mikrometrów to milimetr), a odległości miedzy dwoma kroplami liczone są w milimetrach. Malinowski zwraca uwagę, że chmura, kiedy patrzy się w powiększeniu, jest tak pusta, jak duży pokój, w którym znajduje się tylko jedna piłeczka pingpongowa. Potrzebny jest precyzyjny opis, który wyjaśniałyby, jak oddziałują ze sobą te mikropiłeczki pingpongowe i jak zachowują się w chaotycznych przepływach powietrza.

Aby takie mechanizmy zbadać, naukowcy muszą zebrać szczegółowe dane o warunkach, jakie panują w różnych obłokach. W ramach eksperymentów naukowcy z FUW wykonują przeloty odpowiednio wyposażonym samolotem badawczym przez chmury.

"Jesteśmy najlepsi na świecie, jeśli chodzi o rozdzielczość pomiaru temperatury w chmurach" - chwali się prof. Malinowski. Informuje, że podczas ostatniej kampanii pomiarowej (badano zalegające nad Pacyfikiem stratocumulusy), Polacy mierzyli temperaturę co 5 mm, a w następnych lotach ma ona być zbierana jeszcze szczegółowiej - co 1,5 - 2 mm. Mierzone, przez inne grupy badawcze, są także rozmiary kropelek w chmurze i własności cząstek aerozolu.

Dane zebrane w takim locie wykorzystywane są potem dalszych badaniach. Naukowcy sprawdzają dzięki nim swoje modele i testują je w komputerowych symulacjach chmur, a nawet przygotowują sztuczne chmury w laboratorium. Dzięki tym eksperymentom mogą się dowiedzieć, czy wypracowane przez nich modele sprawdzają się w rzeczywistych warunkach.

"Żeby przygotować prognozę pogody dla Polski, trzeba mieć model i nakarmić go danymi. Pytanie, jak przekształcić dane do formy, którą może zrozumieć model" - mówi Malinowski. Opowiada, że takimi danymi, które można byłoby wykorzystywać skuteczniej, są dane z satelitów. Tymczasem satelita zbiera tylko informacje o fotonach - świetle, które odbija lub emituje chmura.

"A model żąda +mięsa+: temperatury, koncentracji kropelek wody. Musimy umieć wykorzystać zdjęcia z satelitów i wybrać z nich informacje dla modelu. Musimy wiedzieć jak różne układy kropelek odbijają światło. To ważne dla prognoz pogody i klimatu" - opowiada fizyk atmosfery. Badania jego zespołu mają w tym pomóc, choć na razie droga do zastosowania tych prac jest jeszcze długa.

Kierowany przez prof. Malinowskiego projekt "Mikrodynamika chmur" realizowany jest w ramach programu MAESTRO Narodowego Centrum Nauki.

PAP - Nauka w Polsce, Ludwika Tomala

lt/ mki/

Copyright © Fundacja PAP 2019