
Hava Tahminlerinde Devrim: Bilim İnsanları Yağmur Oluşumu Darboğazını Çözüyor
NSF NCAR araştırmacıları tarafından yapılan bir çalışma, gelişmiş simülasyonlara ve NASA saha kampanyasından alınan verilere dayanarak türbülansın bulutlarda yağmur oluşumunu önemli ölçüde hızlandırdığını gösteriyor. Bu keşif, hava ve iklim tahminlerini iyileştirmek için çok önemlidir.
Yeni bulgular, hava durumu ve iklim tahmini için kullanılan bilgisayar modellerini geliştirme potansiyeline sahip.
Bilim insanları onlarca yıldır bulutlardaki minik damlacıkların yere düşecek kadar büyümesine izin veren karmaşık ve anlaşılmaz olaylar dizisini çözmeye çalışıyor. “Yağmur oluşumu darboğazı” olarak bilinen bu süreci daha derinlemesine anlamak, hava durumu ve iklimin bilgisayar modeli simülasyonlarını geliştirmek için çok önemlidir ve bu da daha doğru tahminlere yol açar.
ABD Ulusal Bilim Vakfı Ulusal Atmosfer Araştırmaları Merkezi’ndeki (NSF NCAR) bilim insanlarının önderlik ettiği bir araştırma ekibi, bulutlardaki havanın türbülanslı hareketlerinin damlacıkların büyümesinde ve yağmurun başlamasında önemli bir rol oynadığını buldu.
Araştırmacılar, NASA’nın bir saha kampanyası sırasında alınan kümülüs bulutlarındaki damlacıkların ayrıntılı gözlemlerine gelişmiş bilgisayar modellemesi uyguladılar. Bu, sonunda yağmur damlalarına dönüşen embriyonik damlacıklar üzerindeki türbülans etkilerini izlemelerini sağladı.
NSF NCAR bilim insanı ve baş yazar Kamal Kant Chandrakar, “Bu araştırma, damla birleşmesi üzerindeki türbülans etkilerinin damlacık boyutlarının evrimi ve yağmurun başlaması için kritik olduğunu gösteriyor” dedi. “Kümülüs bulutlarındaki türbülans, yağmuru önemli ölçüde hızlandırır ve çok daha fazla miktarda yağmura yol açar.”
Chandrakar ve meslektaşları, türbülanslı bilgisayar simülasyonlarında yağmurun türbülanssız bilgisayar simülasyonlarına göre yaklaşık 20 dakika daha erken oluştuğunu buldu. Yağmur suyunun kütlesi türbülans içeren simülasyonlarda yedi kat daha fazlaydı.
Çalışma , Proceedings of the National Academy of Sciences dergisinde yayımlandı . NASA, ABD Enerji Bakanlığı ve NSF tarafından finanse edildi.
Küçük su damlacıklarından yağmura
Yağmur süreci, bulutlardaki küçük su damlacıklarının bulut yoğunlaşma çekirdekleri (CCN) adı verilen mikroskobik toz, tuz veya diğer malzeme parçacıkları etrafında yoğunlaşmasıyla başlar. Milyonlarca damlacık birbiriyle çarpıştıkça, sonunda buluttan düşecek kadar ağırlaşan daha büyük damlacıklar halinde birleşirler.
Yağmur damlalarının oluşumu, bulut damlacıklarının farklı boyutlardaki dağılımının yanı sıra türbülans hareketleri ve bulut içerisindeki parçacıkların özellikleri gibi diğer faktörlere bağlı olarak değişiklik gösterebilir.
Bu süreci hava olaylarının ve iklim sisteminin bilgisayar modellerinde doğru şekilde temsil etmek, bu modellerin güvenilirliğini artırmak için hayati önem taşır. Su damlacıklarının birleşmesi yalnızca yağışı doğru bir şekilde tahmin etmek için değil, aynı zamanda bulutların evrimini ve ısıyı uzaya geri yansıtma derecesini ve dolayısıyla sıcaklıkları nasıl etkilediklerini daha iyi anlamak için de önemlidir.
Chandrakar ve meslektaşları, yağış başlangıcını ortaya çıkarmak için 2019 NASA saha çalışması olan Bulut, Aerosol ve Muson Süreçleri Filipinler Deneyi (CAMP2Ex) sırasında kümülüs konjestus bulutlarına uçan araştırma uçakları tarafından çekilen damla boyutu dağılımlarına ilişkin gözlemlere başvurdu.
Araştırma ekibi, özel bir bilgisayar modeli kullanarak, kampanya sırasında gözlemlenen bulut koşullarını yeniden oluşturmak ve damlacıkların farklı türbülanslı akışlarla nasıl birleştiğini görmek için bir dizi yüksek çözünürlüklü simülasyon geliştirdi.
Simülasyonlar, türbülansın hem yağışın zamanlaması hem de kapsamı üzerindeki temel rolünü gösterdi. Ayrıca, bazı yağmur oluşumu teorilerinin odak noktası olan büyük CCN’nin varlığının, damlacıkların gözlenen boyutlarını ve evrimini açıklayamadığını gösterdi. Büyük CCN ve az türbülans içeren simülasyonlarda, damlacık birleşmesi daha yavaş gerçekleşti ve daha az yağmur üretti.
Chandrakar, “Yağmurun gelişimi bulutlar, hava durumu ve tüm iklim sistemi için temeldir,” dedi. “Bu süreci daha iyi anlamak, bilgisayar modellerimizde ve nihayetinde toplumu korumaya yardımcı olan hava durumu tahminleri ve iklim projeksiyonlarında önemli gelişmelere yol açabilir.”