Pilviin vapautetut pienhiukkaset vaikuttavat sateen muodostumiseen

Sademäärien keinotekoista lisäämistä erilaisilla säänmuokkausmenetelmillä on tutkittu melko laajalti. Onnistuessaan niitä voitaisiin käyttää helpottamaan kuivuudesta kärsivien alueiden elinolosuhteita. Säänmuokkausmenetelmien fysikaalinen perusta on kuitenkin edelleen melko epävarma. Pienhiukkasten tarkoituksellinen kylväminen pilviin on keskeinen menetelmä, jonka tavoitteena on kiihdyttää pilvipisaroiden kasvua tihku- ja sadepisaroiksi. Nyt julkaistussa tutkimuksessa tarkasteltiin kylvettyjen pienhiukkasten vaikutusta sateen muodostumiseen merellisissä kumpukerrospilvissä, joiden ympäristö tarjoaa hyvät olosuhteet tarkastella pisaroiden kasvuun vaikuttavia fysikaalisia prosesseja. Tutkimuksessa käytettiin erittäin tarkan erotuskyvyn numeerista mallia, jonka keskeisiä ominaisuuksia ovat yksityiskohtaiset kuvaukset pilvissä esiintyvistä virtauksista sekä pienhiukkasten ja pisaroiden välisistä vuorovaikutuksista.

Pienhiukkasiin perustuvan säänmuokkauksen epävarmuudet johtuvat suurelta osin siitä, että kenttätutkimuksissa kylvettyjen hiukkasten aiheuttama muutos pilvissä peittyy helposti luonnollisen vaihtelun alle ja sen mittaaminen on useimmiten teknisesti vaikeaa. Lisäksi hiukkasten kylvämisen jälkeen on lähes mahdotonta tietää tarkalleen, miten pilvet olisivat käyttäytyneet luonnollisessa tilassaan. Laskennallisilla malleilla sen sijaan on mahdollista suorittaa toistettavia kokeita, jolloin kylvettyjen pienhiukkasten vaikutukset voidaan erottaa muusta vaihtelusta. Tässä tutkimuksessa käytetyn numeerisen mallin tuloksia vertailtiin aiemmin julkaistuihin mittauksiin. Vertailun tuloksena todettiin, että malli esitti kylvettyjen pienhiukkasten aiheuttamat muutokset pilvissä ja sademäärissä pääosin samalla tavalla kuin ne nähtiin mittauksissa. Mallia voitiin näin ollen käyttää myös pisaroiden kasvua ohjaavien fysikaalisten prosessien kartoittamiseen. Tulosten perusteella malli soveltuu hyvin myös muihin samankaltaisia säänmuokkausmenetelmiä koskeviin jatkotutkimuksiin.

Tutkimus suoritettiin Ilmatieteen laitoksella osana Arabiemiraattien rahoittamaa OASIS-hanketta. Siinä käytettiin Ilmatieteen laitoksen tutkijoiden kehittämää laskennallista mallia, joka on erityisesti suunniteltu kuvaamaan ilmakehän pienhiukkasten, pilvien, sateen sekä ilmakehän dynamiikan välisiä vuorovaikutuksia.

Lisätietoja:

Tutkija Juha Tonttila, Ilmatieteen laitos, puh. 050 380 3424, juha.tonttila@fmi.fi https://acp.copernicus.org/articles/21/1035/2021/