Shkencëtarët për dekada kanë tentuar të mësojnë më shumë rreth zinxhirit kompleks dhe misterioz të ngjarjeve me të cilat pikat e vogla në re rriten mjaftueshëm për të filluar të bien drejt tokës. Kuptimi më i mirë i këtij procesi, i njohur si “bllokimi i formimit të shiut”, është themelor për përmirësimin e simulimeve të modeleve kompjuterike të motit dhe klimës dhe përfundimisht për krijimin e parashikimeve më të mira.
Tani një ekip kërkimor i udhëhequr nga shkencëtarët në Qendrën Kombëtare të Shkencës për Kërkime Atmosferike të Fondacionit Kombëtar të Shkencës në SHBA (NSF NCAR) ka zbuluar se lëvizjet turbulente të ajrit në re luajnë një rol kyç në rritjen e pikave dhe fillimin e shiut.
Kërkuesit aplikuan modelim të avancuar kompjuterik në vëzhgimet e detajuara të pikave në re kumulus që u morën gjatë një fushate fushore të NASA-s. Kjo u mundësoi atyre të ndjekin ndikimet e turbulencës në pikat embrionale që përfundimisht bashkohen në pika shiu.
“Kjo kërkim tregon se efektet e turbulencës në bashkimin e pikave janë kritike për evolucionin e madhësive të pikave dhe fillimin e shiut,” tha shkencëtari i NSF NCAR, Kamal Kant Chandrakar, autori kryesor. “Turbulenca në re kumulus përshpejton ndjeshëm reshjet dhe çon në sasi shumë më të mëdha shiu.”
Chandrakar dhe kolegët e tij zbuluan se shiu formohej rreth 20 minuta më herët në simulimet kompjuterike me turbulencë sesa në simulimet kompjuterike pa turbulencë. Masa e ujit të shiut ishte më shumë se shtatë herë më e lartë në simulimet që përfshinin turbulencë.
Studimi u publikua në revistën Proceedings of the National Academy of Sciences.
Nga pikat e vogla të ujit te shiu
Procesi i shiut fillon kur pikat e vogla të ujit në re kondensohen rreth grimcave mikroskopike të pluhurit, kripës ose materialeve të tjera, të cilat quhen bërthama të kondensimit të reve (CCN). Ndërsa miliona pika përplasen me njëra-tjetrën, ato bashkohen në pika më të mëdha që përfundimisht bëhen mjaft të rënda për të rënë nga reja.
Formimi i pikave të shiut mund të ndryshojë nën kushte të ndryshme, si shpërndarja e madhësive të ndryshme të pikave të reve, si dhe faktorë të tjerë si lëvizjet turbulente dhe vetitë e grimcave në re.
Përfaqësimi i saktë i këtij procesi në modelet kompjuterike të ngjarjeve të motit dhe sistemit të klimës është thelbësor për përmirësimin e besueshmërisë së këtyre modeleve. Bashkimi i pikave të ujit është i rëndësishëm jo vetëm për parashikimin e saktë të reshjeve, por edhe për të kuptuar më mirë evolucionin e reve dhe shkallën në të cilën ato reflektojnë nxehtësinë përsëri në hapësirë, duke ndikuar kështu në temperaturat.
Për të zbuluar fillimin e reshjeve, Chandrakar dhe kolegët e tij iu drejtuan vëzhgimeve të shpërndarjes së madhësisë së pikave që u morën nga avionë kërkimorë që fluturuan në re kumulus congestus gjatë një fushate fushore të NASA-s në vitin 2019, Eksperimenti i Procesve të Monsoonit, Aerosolit dhe Resë në Filipine (CAMP2Ex).
Duke përdorur një model kompjuterik të specializuar, ekipi kërkimor zhvilloi një seri simulimesh me rezolucion të lartë për të rikrijuar kushtet e reve që u vëzhguan gjatë fushatës dhe për të parë se si pikat bashkoheshin me rrjedha të ndryshme turbulente.
Simulimet demonstruan rolin kyç të turbulencës në kohën dhe shkallën e reshjeve. Ato gjithashtu treguan se prania e CCN të mëdha, që ka qenë fokusi i disa teorive të formimit të shiut, nuk mund të shpjegonte madhësitë e vëzhguara dhe evolucionin e pikave. Në simulimet me CCN të mëdha dhe pak turbulencë, bashkimi i pikave ndodhte më ngadalë dhe gjeneronte më pak shi.
“Zhvillimi i shiut është themelor për retë, motin dhe të gjithë sistemin klimatik,” tha Chandrakar. “Kuptimi më i mirë i këtij procesi mund të tregojë rrugën drejt përmirësimeve të mëdha në modelet tona kompjuterike dhe përfundimisht në parashikimet e motit dhe projektimet e klimës që ndihmojnë në mbrojtjen e shoqërisë.”
Më shumë informacione: Kamal Kant Chandrakar et al, Are turbulence effects on droplet collision–coalescence a key to understanding observed rain formation in clouds?, Proceedings of the National Academy of Sciences (2024). DOI: 10.1073/pnas.2319664121
Më shumë informacione: Proceedings of the National Academy of Sciences
