Uutinen 6.4.2021

Uusi malli jääkiteiden pinnoille on edistysaskel yläpilvien heijastavuuden laskemisessa

Tutkijat ovat laskeneet valon sirontaa jääkiteiden pinnoista soveltaen uutta mallia pinnan karkeudelle. Mallin avulla voidaan ottaa huomioon alle mikrometrin kokoinen epätasaisuus jääkiteen pinnalla. Pienen mittakaavan karkeudella on suuri vaikutus yläpilvien heijastavuuteen, joka on tärkeää ilmastomalleissa.
Kuva: Adobe Stock.

Ilmakehän yläpilvet koostuvat jääkiteistä, ja ne ovat pinnaltaan useimmiten karkeita. Havaintoja yläilmakehän jääkiteistä on vaikea saada, ja kiteiden pintaa onkin päästy tutkimaan lähes ainoastaan laboratorio-olosuhteissa. Siksi pinnan karkeutta tutkitaan mallien avulla.

Yläpilvet vaikuttavat ilmakehän säteilytasapainoon, ja tämän vaikutuksen arvioimiseksi tarvitaan malleja jääkiteiden valonsironnalle.

“Jääkiteen pinnan karkeus on niin paljon pienempää kuin jääkiteiden koko, että tällä hetkellä ei ole olemassa laskentamenetelmää, joka ottaisi huomioon sekä pinnan karkeuden että itse jääkiteen vaikutuksen valon sirontaan”, Elina Riskilä kertoo. “Tässäkin tutkimuksessa laskettiin valon sirontaa ainoastaan jääkiteen pinnalta, ja seuraavaksi pitäisi selvittää, miten tämä tulos saadaan yhdistettyä kokonaisen jääkiteen sirontaan.”

Jääkiteen karkeaa pintaa mallinnettiin fraktaalimenetelmällä, jota on aiemmin käytetty kuvaamaan tienpinnan kitkaa. Menetelmällä onkin useita sovelluskohteita luonnossa, ja se skaalautuu helposti eri kokoluokkiin.

Tutkimuksen tuloksia tarvitaan kokonaisten jääkiteiden ja siten yläpilvien heijastavuuden laskemisessa. Tutkimus tehtiin yhteistyössä Helsingin yliopiston kanssa. Menetelmiä eri mittakaavojen valonsirontaongelmien ratkaisemiseksi kehitetään Helsingin yliopistossa professori Karri Muinosen tutkimusryhmässä.

Lisätietoja:

Ryhmäpäällikkö Elina Riskilä, elina.riskila@fmi.fi

Ryhmäpäällikkö Hannakaisa Lindqvist, hannakaisa.lindqvist@fmi.fi

Riskilä, E., Lindqvist, H., & Muinonen, K.: Light scattering by fractal roughness elements on ice crystal surfaces, Journal of Quantitative Spectroscopy and Radiative Transfer, 267, 107561, 2021, https://doi.org/10.1016/j.jqsrt.2021.107561

TiedeuutinenIlmastoHeijastavuusJääkide