छोटे एयरोसोल कण उष्णकटिबंधीय संवहनी बादलों को मजबूत करने में सक्षम हो सकते हैं, लेकिन वैज्ञानिकों ने दशकों से इस विचार पर बहस की है। एयरोसोल बादल की बूंदों के निर्माण और वृद्धि को प्रभावित करते हैं, जो संघनन और गुप्त ऊष्मा की रिहाई को प्रभावित कर सकते हैं।
एक प्रस्तावित प्रक्रिया, जिसे संघनन एयरोसोल संवहनी सशक्तिकरण कहा जाता है, बादलों के बहुत उच्च जल वाष्प अतिसंतृप्ति विकसित करने पर निर्भर करती है। जब ये स्थितियां होती हैं, तो अतिरिक्त एयरोसोल कण नई बूंदें बना सकते हैं। यह संघनन बढ़ा सकता है, अधिक गुप्त ऊष्मा छोड़ सकता है, और संभावित रूप से बादल के अंदर बढ़ती हवा को तेज कर सकता है।
विमान मापन ने आम तौर पर इस प्रक्रिया के लिए आवश्यक उच्च स्तर की अर्ध-स्थिर अतिसंतृप्ति का पता नहीं लगाया है। हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि ऐसी स्थितियां वायुमंडल में कभी नहीं होती हैं।
कई पिछले मापन बादल वातावरण पर केंद्रित थे जहां चरम अतिसंतृप्ति की संभावना नहीं थी। इनमें अपेक्षाकृत प्रदूषित बादल, उथले गर्म बादल, और उनके गहरे संवहनी क्षेत्रों के नीचे नमूना किए गए बादल शामिल थे। अधिक ऊंचाई पर, बूंदों के टकराव, वर्षा निर्माण, और तेज अपड्राफ्ट बूंदों के कुल सतह क्षेत्र को कम कर सकते हैं, जिससे अतिसंतृप्ति का निर्माण हो सकता है।
एडवांसेस इन एटमॉस्फेरिक साइंसेज में प्रकाशित एक नए अध्ययन ने नासा के क्लाउड, एयरोसोल एंड मानसून प्रोसेसेस फिलीपींस एक्सपेरिमेंट के दौरान एकत्र किए गए विमान अवलोकनों की जांच की। यह अभियान 2019 में फिलीपींस और आस-पास के उष्णकटिबंधीय महासागरों पर हुआ था।
चीन, अमेरिका और इज़राइल के शोधकर्ताओं ने अपड्राफ्ट गति और बादल बूंद आकार वितरण के मापन का उपयोग करके अर्ध-स्थिर अतिसंतृप्ति का अनुमान लगाया। यह विधि हवा के बढ़ने पर उत्पन्न जल वाष्प और बूंदों पर संघनित होने पर हटाए गए जल वाष्प के बीच संतुलन को पकड़ती है।
परिणाम बताते हैं कि उष्णकटिबंधीय संवहनी बादल तुलनीय तरीकों का उपयोग करके पिछले विमान अध्ययनों में दर्ज किए गए स्तरों की तुलना में कहीं अधिक अतिसंतृप्ति स्तर तक पहुंच सकते हैं।
जैसे-जैसे विमान ने बादलों के ऊंचे हिस्सों का नमूना लिया, अतिसंतृप्ति बढ़ती गई, लगभग -5°C पर लगभग 10% तक पहुंच गई। उस तापमान पर, अपड्राफ्ट क्षेत्र अभी भी मुख्य रूप से सुपरकूल्ड तरल बूंदों से बने थे।
अनुमानित अतिसंतृप्ति ठंडे तापमान पर बढ़ती रही। हालांकि, उन क्षेत्रों में बर्फ बनना शुरू हो गई, जिससे केवल तरल चरण पर आधारित अनुमान कम निश्चित हो गए।
हाल ही में प्रकाशित एक साथी अध्ययन निष्कर्षों के लिए अतिरिक्त समर्थन प्रदान करता है। तटीय टेक्सास और लुइसियाना पर ESCAPE विमान अभियान के डेटा का उपयोग करने वाले शोधकर्ताओं ने स्वतंत्र रूप से गहरे संवहनी अपड्राफ्ट के अंदर लगभग 11% की दुर्लभ लेकिन चरम अर्ध-स्थिर अतिसंतृप्ति का पता लगाया।
साथ में, अध्ययन बताते हैं कि उच्च जल वाष्प अतिसंतृप्ति बादल वातावरण में होती है जहां संघनन एयरोसोल संवहनी सशक्तिकरण सबसे अधिक संभावित है।
सबसे बड़े विश्वसनीय मान अपेक्षाकृत कम बूंद सांद्रता वाले मजबूत अपड्राफ्ट में पाए गए। जब बादलों में अधिक बूंदें होती थीं, तो उनका संयुक्त सतह क्षेत्र बढ़ जाता था। अधिक वाष्प तब उन बूंदों पर संघनित होता था, जिससे अनुमानित अतिसंतृप्ति कम हो जाती थी।
अवलोकन यह साबित नहीं करते हैं कि एयरोसोल ने नमूना किए गए बादलों को मजबूत बनाया। इसके बजाय, वे प्रदर्शित करते हैं कि संघनन एयरोसोल सशक्तिकरण के लिए आवश्यक वायुमंडलीय स्थितियां वास्तविक उष्णकटिबंधीय संवहनी बादलों के अंदर विकसित हो सकती हैं।
उच्च अतिसंतृप्ति "ईंधन" के रूप में कार्य करती है जिसका उपयोग अतिरिक्त महीन या अति सूक्ष्म एयरोसोल कण अधिक बूंदें बनाने के लिए कर सकते हैं। वे बूंदें संघनन बढ़ा सकती हैं, अतिरिक्त गुप्त ऊष्मा छोड़ सकती हैं, और संभावित रूप से बादल के अपड्राफ्ट को मजबूत कर सकती हैं।
केंद्रीय निष्कर्ष केवल यह नहीं है कि चरम अतिसंतृप्ति मौजूद है। वैज्ञानिकों को इसका पता लगाने के लिए सही प्रकार के बादलों की भी जांच करनी चाहिए।
"पिछले अध्ययनों ने प्रदूषित या उथले बादलों को देखा - ऐसे प्रकार जो आम तौर पर संघनन सशक्तिकरण के लिए आवश्यक उच्च-अतिसंतृप्ति स्थितियां नहीं बनाते हैं। इसलिए यह आश्चर्य की बात नहीं है कि उन्होंने उस तंत्र को क्रिया में नहीं देखा," हिब्रू विश्वविद्यालय और वुहान विश्वविद्यालय के डैनियल रोसेनफेल्ड ने कहा।