Pinfärsk studie av HENRIK SVENSMARK om kärnor av supermättnad och molnkondensation

Forskarna har hittills ansett att aerosoler uppe i atmosfären måste ha storleken minst 50 nm för att ha en chans att bilda molnkondensationskärnor som sedan blir till moln. Detta beskrevs nyligen här på Klimatvett i ett inlägg: Vad kan ligga bakom klimatförändringarna? ::: Del 3 - Kosmiska strålar från rymden påverkar molnbildningen och därmed klimatet (klimatvett.fi)

I en ny studie visar nu Svensmark att dessa aerosoler inte alls behöver uppnå denna storlek utan det kan räcka med 25-30nm. Detta är mycket intressant eftersom forskarna var lite tveksamma till om aerosolerna kunde bli så stora som 50 nm.

Moln är en viktig del av jordens klimatsystem. De spelar en stor roll i vädermönster, regn och reglering av globala temperaturer. En ny studie publicerad i Geophysical Research Letters, ger oss ny information om hur moln bildas, särskilt över havet.

Svensmark et al.

Vad är molnkondensationskärnor (CCN) och övermättnad?

Moln bildas när fuktig luft stiger upp och svalnar. Denna kylning leder till övermättnad, där luften har mer vattenånga än den kan hålla. Denna extra vattenånga kondenserar på små partiklar som kallas molnkondensationskärnor (CCN), som sedan växer till molndroppar. Storleken och antalet av dessa CCN är avgörande för att avgöra hur molnen kommer att se ut.

Traditionellt har forskare trott att endast större partiklar (cirka 50 nm i diameter) kan bli CCN vid typiska övermättnadsnivåer (0,2 %–0,3 %). Men den här studien av Henrik Svensmark och hans team visar att mycket mindre partiklar också kan fungera som CCN om övermättnaden är högre än man tidigare trott.

De viktigaste resultaten av studien

1. Högre övermättnadsnivåer: Studien fann att marina stratusmoln, särskilt de utanför Kaliforniens kust, ofta har övermättnadsnivåer högre än 0,5 %, och ibland till och med upp till 1 %. Detta är mycket högre än vad forskarna tidigare trott och tyder på att mindre partiklar (25-30 nm) kan fungera som CCN under dessa förhållanden. Författarna skrev: "I genomsnitt är övermättnaden i marina moln betydligt högre än den konventionella uppfattningen på 0,2–0,3 %."

2. Mindre kritisk storlek på CCN: Genom att använda satellitdata och vetenskapliga teorier skapade forskarna kartor som visar globala övermättnadsnivåer och storleken på partiklar som kan fungera som CCN. De fann att marina moln är mer känsliga för förändringar i antalet små partiklar på grund av dessa högre övermättnadsnivåer. Det innebär att även mindre partiklar än man tidigare trott kan bilda molndroppar. Studien noterar, "Högre övermättnad innebär mindre aktiveringsstorlek för CCN vilket gör molnbildning mer känslig för förändringar i aerosolkärnbildning."

3. Effekter på molnegenskaper: Högre övermättnadsnivåer innebär att molnbildningen är mer dynamisk och känslig för förändringar i partiklarna som fungerar som CCN. Detta kan ändra molnens egenskaper, som hur många droppar de har och hur tjocka de är, vilket påverkar hur mycket solljus de reflekterar och hur mycket värme de fångar. Studien förklarar: "På grund av den högre övermättnaden aktiveras mycket mindre aerosoler till molndroppar."

Hur har forskarna studerat detta?

Forskarna använde data från olika källor, bland annat satellitobservationer och flygplansmätningar. De analyserade dessa data för att förstå förhållandet mellan antalet CCN och övermättnad.

1. Satellitobservationer: De använde satellitdata för att uppskatta antalet droppar i marina stratusmoln. Detta, tillsammans med mätningar av molntjocklek och vattenhalt, hjälpte dem att analysera molnens egenskaper över haven.

2. Luftburna mätningar: Mätningar från flygplan utanför Kaliforniens kust var avgörande för att upptäcka de högre övermättnadsnivåerna än väntat. Dessa mätningar gav direkta bevis för att mindre partiklar kunde fungera som CCN. Författarna noterade: "Observationer av marina stratusmoln i ren luft utanför Kaliforniens kust avslöjar ett funktionellt samband mellan antalet molnkondensationskärnor (CCN) och övermättnad."

3. Simuleringar: Forskarna använde en datormodell för att simulera hur molndroppar bildas under olika förhållanden av övermättnad och vertikal rörelse. Dessa simuleringar stödde deras observationer och visade att mindre partiklar kunde bilda molndroppar vid högre övermättnad. Studien säger: "Oberoende stöd för så hög övermättnad i det marina molnet erhålls från CCN-mätningar som tillhandahålls av 'Atmospheric Tomography Mission'."

Varför är den här studien viktig?

Denna studie är viktig eftersom den förändrar vår förståelse av hur moln bildas. Moln spelar en nyckelroll i jordens klimat genom att reflektera solljus och fånga värme. Små förändringar i molnegenskaper kan ha stor inverkan på väder och klimat. Genom att visa att molnbildning är känsligare för mindre partiklar och högre övermättnadsnivåer hjälper denna studie oss att bättre förstå hur moln och aerosoler interagerar.

1. Aerosol-molninteraktioner: Studien visar komplexiteten i hur aerosoler (små partiklar) och moln interagerar. Att förstå dessa interaktioner bättre är avgörande för att förbättra väder- och klimatprognoser.

2. Molnmikrofysik: Forskningen belyser vikten av övermättnadsnivåer för att bestämma molnegenskaper. Detta har implikationer för att studera och modellera olika typer av moln och deras roller i vädersystem.

Slutsats

Studien "Supersaturation and Critical Size of Cloud Condensation Nuclei in Marine Stratus Clouds" av Svensmark et al. ger nya insikter om hur moln bildas. Genom att avslöja högre övermättnadsnivåer än väntat och aktivering av mindre CCN utmanar denna forskning vad vi trodde att vi visste och öppnar nya dörrar för att förstå jordens atmosfär. I takt med att vi fortsätter att lära oss mer om molnbildning är studier som denna viktiga för att förstå komplexiteten i vårt klimat.

Molnbildning är en komplex process som påverkas av många faktorer. Denna studie belyser några av de viktigaste aspekterna av denna process, särskilt i marina miljöer, och belyser vikten av kontinuerlig observation och forskning för att avslöja mysterierna i vår planets atmosfär.

Charles Rotter / Christer Käld