Particulele minuscule de aerosoli ar putea fi capabile să întărească norii convectivi tropicali, dar oamenii de știință au dezbătut această idee timp de decenii. Aerosolii influențează formarea și creșterea picăturilor de nor, ceea ce poate afecta condensarea și eliberarea de căldură latentă.

Un proces propus, numit invigorare convectivă condensativă a aerosolilor, depinde de norii care dezvoltă o suprasaturație foarte mare a vaporilor de apă. Când apar aceste condiții, particulele suplimentare de aerosoli pot forma noi picături. Aceasta poate crește condensarea, elibera mai multă căldură latentă și poate accelera potențial aerul ascendent din interiorul norului.

Măsurătorile cu avionul nu au detectat, în general, nivelurile ridicate de suprasaturație cvasi-staționară necesare pentru acest proces. Cu toate acestea, asta nu înseamnă că astfel de condiții nu apar niciodată în atmosferă.

Multe măsurători anterioare s-au concentrat pe medii de nori în care suprasaturația extremă era puțin probabilă. Acestea au inclus nori relativ poluați, nori calzi superficiali și nori eșantionați sub regiunile lor convective mai adânci. La altitudini mai mari, coliziunile picăturilor, formarea precipitațiilor și curenții ascendenți mai rapizi pot reduce suprafața totală a picăturilor, permițând acumularea suprasaturației.

Un nou studiu publicat în Advances in Atmospheric Sciences a examinat observațiile cu avionul colectate în timpul campaniei NASA Cloud, Aerosol and Monsoon Processes Philippines Experiment. Campania a avut loc peste Filipine și oceanele tropicale din apropiere în 2019.

Cercetătorii din China, SUA și Israel au estimat suprasaturația cvasi-staționară folosind măsurători ale vitezelor curenților ascendenți și distribuțiile dimensiunilor picăturilor de nor. Metoda surprinde echilibrul dintre vaporii de apă produși pe măsură ce aerul se ridică și vaporii de apă îndepărtați pe măsură ce se condensează pe picături.

Rezultatele indică faptul că norii convectivi tropicali pot atinge niveluri de suprasaturație mult mai mari decât cele înregistrate în studiile anterioare cu avionul folosind metode comparabile.

Suprasaturația a crescut pe măsură ce avionul a eșantionat porțiuni mai înalte ale norilor, atingând aproximativ 10% la aproximativ −5°C. La acea temperatură, regiunile cu curenți ascendenți erau compuse în principal din picături lichide suprarăcite.

Suprasaturația estimată a continuat să crească la temperaturi mai reci. Cu toate acestea, gheața a început să se formeze în acele regiuni, făcând estimările bazate doar pe faza lichidă mai puțin sigure.

Un studiu complementar publicat recent oferă sprijin suplimentar pentru aceste descoperiri. Cercetătorii care folosesc date din campania cu avionul ESCAPE de pe coasta Texasului și Louisianei au detectat independent o suprasaturație cvasi-staționară rară, dar extremă, de aproximativ 11% în interiorul curenților ascendenți convectivi adânci.

Împreună, studiile sugerează că suprasaturația ridicată a vaporilor de apă apare în mediile de nori în care invigorarea convectivă condensativă a aerosolilor este cea mai probabilă.

Cele mai mari valori fiabile au fost găsite în curenți ascendenți puternici cu concentrații relativ scăzute de picături. Când norii conțineau mai multe picături, suprafața lor combinată a crescut. Mai mult vapori s-au condensat apoi pe acele picături, reducând suprasaturația estimată.

Observațiile nu dovedesc că aerosolii au cauzat întărirea norilor eșantionați. În schimb, ele demonstrează că condițiile atmosferice necesare pentru invigorarea condensativă a aerosolilor se pot dezvolta în interiorul norilor convectivi tropicali reali.

Suprasaturația ridicată acționează ca „combustibilul” pe care particulele suplimentare fine sau ultrafine de aerosoli l-ar putea folosi pentru a forma mai multe picături. Acele picături ar putea crește condensarea, elibera căldură latentă suplimentară și ar putea întări potențial curenții ascendenți ai norului.

Concluzia centrală nu este doar că există suprasaturație extremă. Oamenii de știință trebuie, de asemenea, să examineze tipurile corecte de nori pentru a o detecta.

„Studiile anterioare s-au uitat la nori poluați sau superficiali – tipuri care nu creează de obicei condițiile de suprasaturație ridicată necesare pentru invigorarea condensativă. Deci nu este o surpriză că nu au văzut acel mecanism în acțiune”, a declarat Daniel Rosenfeld de la Universitatea Ebraică din Ierusalim și Universitatea Wuhan,