雲の水滴が雨に変わる「魔法」の謎が明らかに

気象学や自然システムに対する私たちの理解は進んできましたが、雲の中の小さな水滴がどのようにして雨を引き起こすのかについては長い間謎がありました。 「どうすれば雨として地表に降るほど大きくなることができるのでしょうか?」

この変化は科学では「降雨形成のボトルネック」と呼ばれています。その詳細を理解することは、気象および気候モデルのシミュレーションを改善し、より適切で正確な予測につながる可能性があります。

天気予報の改善は、さまざまな理由から業界や個人にとって有益であるため、研究者は天気予報を改善する方法を見つけることに常に関心を持っています。複雑な人工知能システムを使用してより良い予測を開発している人もいますが、ある雨滴から別の雨滴への自然な変化を理解するだけでも価値があります。

研究チームは、NASA のフィールドキャンペーン中に得られた液滴データの詳細に高度な計算モデリングを適用しました。キャンペーン中に研究された積雲内の水滴を観察することにより、彼らは実際にこれらの水滴の成長を形成し、雨の形成につながるのは雲の中の空気の乱流であることを発見しました。

乱流を考慮したシミュレーションでは、乱流の要因を考慮せずに実行したシミュレーションよりも約 20 分早く雨が降りました。乱流を含むシミュレーションでは雨水の質量が少なくとも 7 倍大きかったため、これが予測結果に大きな影響を与える要因であることは明らかです。

国立大気研究センター (NSDF NCAR) と大気研究大学法人が、NASA、米国エネルギー省、NSF の資金提供を受けてこの研究に協力しました。

「この研究は、液滴の合体に対する乱流の影響が、液滴のサイズの進化と降雨の開始にとって重要であることを示しています」と筆頭著者でNSF NCAR科学者のカマル・カント・チャンドラカールは述べた。 「積雲の乱流は降雨を大幅に加速させ、その結果、より大量の降雨が発生します。」

雨は、雲の中の小さな水滴が塩や塵などの小さな粒子の周りに凝結するときに始まります。何百万もの水滴が互いに衝突し、結合してより大きな水滴を形成し、非常に重くなるため、雨として雲から落ちます。形成は、雲、空気の動き、蒸気、粒子サイズなどのさまざまな条件によって異なります。

天気予報や予測を生成する数値モデルにこれらの考慮事項を組み込むことは、信頼性と精度を向上させるために重要です。また、雲はコリオリ効果とともに熱を宇宙に反射するため、雲や地球温暖化の影響を理解するのにも役立ちます。

ニュース参照:

Kamal Kant Chandrakar、Hugh Morrison、Wojciech W. Grabowski、Paul Lawson 「液滴の衝突合体に対する乱流の影響は、観測された雲内での雨の形成を理解するための鍵ですか?」米国科学アカデミーの議事録。