Sadeprosessien numeerinen mallinnus tuottaa uutta tietoa säänmuokkausmenetelmistä

Uudessa tutkimuksessa käytettiin korkean erotuskyvyn mallimenetelmiä kuvaamaan keinotekoisiin pienhiukkaspäästöihin perustuvaa säänmuokkausmenetelmää, jonka tarkoitus on lisätä sateenmuodostusta kuivuudesta kärsivillä alueilla. Tutkimuksessa keskityttiin Yhdistyneissä Arabiemiirikunnissa esiintyviin olosuhteisiin ja siellä syntyviin, verraten harvinaisiin, kesäkauden konvektiivisiin kuuropilviin. Mallituloksista nähtiin, että pilvien alaosiin levitetyt pienhiukkaset todella lisäsivät sateen muodostumista, mutta tutkimuksen kiinnostavin tieteellinen tulos korosti pilvissä olevien jääkiteiden kasvun tärkeyttä: Jääkiteet kasvavat nopeammin, kuin nestemäiset pisarat ja lopulta alas pudotessaan jääkiteet ja lumirakeet sulavat muodostaen sadetta. Mallin avulla nähtiin, että pilveen päästettyjen hiukkasten suurin vaikutus kohdistui juuri jäätymisprosesseihin.

Tarkastellun säänmuokkausmenetelmän oletetaan toimivan niin, että kuuropilviin tarkoituksella päästetyt verraten suurikokoiset vesiliukoiset hiukkaset kiihdyttäisivät pisaroiden kasvunopeutta pilvissä, joka puolestaan johtaisi suurempaan sademäärään. Näennäisen suoraviivaisesta hypoteesista huolimatta tarkastellun menetelmän vaikutukset sateeseen tunnetaan varsin huonosti, koska muutokset ovat usein suhteellisen pieniä ja näin ollen vaikea erottaa muista vaihteluista ja palauteilmiöistä. Nykyiset mallinnusmenetelmät, kuten tutkimuksessa käytetty UCLALES-SALSA-malli, pystyvät kuitenkin kuvaamaan sateen muutoksiin liittyvät keskeiset fysikaaliset prosessit varsin yksityiskohtaisesti ja näin ollen mahdollistavat säänmuokkauksen tutkimisen laskennallisin menetelmin.

Säänmuokkausmenetelmien fysikaalinen perusta on opittava tuntemaan paremmin, jotta sen vaikutuksia ja turvallisuutta voidaan arvioida luotettavasti eri näkökulmista. Tämän tutkimuksen tulokset koskien erityisesti jäätymisprosesseja vahvistavat aiemmin esitettyjä hypoteeseja ja auttavat ohjaamaan aiheeseen liittyvää jatkotutkimusta.

Tutkimus suoritettiin Ilmatieteen laitoksella osana Yhdistyneiden Arabiemiirikuntien rahoittamaa OASIS-projektia.

Tutkija Juha Tonttila, Ilmatieteen laitos, p. 050 380 3424, juha.tonttila@fmi.fi

Tutkimus on julkaistu Journal of Applied Meteorology and Climatology -lehdessä

Viite: Tonttila, J., Korpinen, A., Kokkola, H., Romakkaniemi, S., Fortelius, C., & Korhonen, H. (2022). Interaction between Hygroscopic Seeding and Mixed-Phase Microphysics in Convective Clouds, Journal of Applied Meteorology and Climatology, 61(10), 1533-1547, https://doi.org/10.1175/JAMC-D-21-0183.1.