Nästa solförmörkelse kommer att göra att de grunda cumulusmolnen försvinner. Forskare förklarar varför

Prenumerera på CNN:s Wonder Theory vetenskapsnyhetsbrev. Utforska universum med nyheter om fascinerande upptäckter, vetenskapliga genombrott och mer.



cnn

Det är middag och solen står högt på himlen, en naturlig cyan duk prickad med pösiga blomkålsformade moln. Utan förvarning börjar molnen som trängs vid horisonten blekna framför dina ögon. Inte långt efter börjar världen mörkna, eftersom den gyllene klot som stöder livet på jorden snabbt försvinner från synen.

Under hela den korta tidsperioden då månen passerar mellan jorden och solen, blockerar stjärnans strålar och orsakar dess tillfälliga försvinnande för de som är bäst positionerade för att bevittna detta sällsynta fenomen, kommer de vita, fluffiga massorna att förbli saknade. först när solen har återvänt triumferande.

Det är åtminstone vad forskare förväntar sig ska hända i delar av Mexiko, Kanada och USA under den totala solförmörkelsen den 8 april. Om vädret tillåter kan de som bor i de 49 amerikanska delstaterna där en partiell förmörkelse förväntas också se några moln försvinna.

Under en förmörkelse börjar grunda stackmoln försvinna i stor utsträckning när bara en bråkdel av solen är täckt, och reformeras inte förrän i slutet av händelsen, enligt en studie publicerad den 12 februari i tidskriften Nature Communications Earth & Environment . . Fynden tyder också på att fenomenet kan ha konsekvenser för solförmörkande klimatlösningar, såsom geoteknik för solenergi.

Men detta betyder inte att din syn på nästa förmörkelse garanterat kommer att vara molnfri, eftersom forskningen inte gäller alla moln, bara de grunda cumulusmolnen som svävar över jorden.

“Det är de låga, fläckiga, pösiga molnen du vanligtvis hittar på en solig dag”, säger Victor Trees, doktorand vid avdelningen för geovetenskap och fjärranalys vid Delfts tekniska universitet i Nederländerna, som ledde studien. “Om du ser de där pösiga molnen under dagen för förmörkelsen, titta noga på dem, för de kan försvinna.”

Lågnivå cumulusmoln börjar försvinna i stort antal över svalkande jordytor när bara 15 % av solen är täckt, avslöjade den nya tidningen. Även om medvetenheten om fenomenet inte är ny, enligt studieförfattarna, är bevisen som stöder det och ger klarhet om tidpunkten.

“Folk har sett det här förut från marken. … Om du står på jordens yta kan du räkna molnen och sedan se dem försvinna, sa Trees.

Men det var aldrig känt från vilket exakt ögonblick molnen började reagera på blockeringen av solljus, tillade han. “Det är väldigt svårt att avgöra när du står på jordens yta, eftersom molnen ständigt ändrar form och storlek.”

Det var därför Trees och hans kollegor bestämde sig för att studera dem ovanifrån med hjälp av satelliter. Satelliter mäter solljus som reflekteras av jorden, och från det reflekterade solljuset kan forskare härleda molnens egenskaper. Men tidigare tog liknande forskning aldrig hänsyn till månens skugga under en förmörkelse, förklarade Trees, ett nödvändigt steg för att kunna analysera moln som annars skulle vara dolda i månens skugga.

Satellitbilder visar moln under solförmörkelsen den 3 oktober 2005 över Afrika (i väster, vänster) och Indiska oceanen (i öster, höger).  Den översta bilden har inte korrigerats för minskningen av solljus under en förmörkelse, medan den nedersta bilden har korrigerats för minskningen av solljus, vilket gjordes för att studera utvecklingen av moln inom skuggan av månen  De färgade linjerna indikerar den del av solen som skyms av månen.

Forskargruppen fokuserade på data som samlats in under tre solförmörkelser som ägde rum över Afrika mellan 2005 och 2016. De fann att cumulusmoln försvinner under förmörkelser på grund av förhållandet mellan solstrålning och molnbildningsprocesser.

Under en förmörkelse svalnar ytan snabbt eftersom månens skugga blockerar solljus, förklarade Trees, och förhindrar varm luft från att stiga upp från jordens yta, en central ingrediens i bildandet av cumulusmoln. Enligt simuleringar tar den process av luft stigande som leder till molnbildning vanligtvis 15 till 20 minuter.

Detta betyder att även om du ser dessa moln försvinna när solen redan delvis är skymd av månen, har ursprunget till denna effekt redan börjat.

“När det fortfarande är väldigt ljust ute och folk vanligtvis inte inser att solförmörkelsen sker, förändras molnen redan”, sa Trees och noterade att när det bara är minimal dimning är atmosfären redan påverkad.

“Och sedan, med en fördröjning, ser du det i molnen.”

Mycket mer än massor av vattendroppar som korsar vår himmel, är moln väsentliga element i vår atmosfär. De är inte bara en väsentlig del av vattnets kretslopp, utan de hjälper också till att kontrollera jordens energibalans och påverka planetens klimat.

Särskilt grunda cumulusmoln fyller en kritisk funktion. Dessa gränsskiktsmoln, eller moln i den lägsta delen av atmosfären som påverkas mest av jordens yta, är utbredda över hela världen och i världshaven, och förekommer sporadiskt under hela året. De tenderar inte att producera regn, men vissa förhållanden kan underlätta deras tillväxt till molnformer som gör det. De är också mycket effektiva för att reflektera solljus tillbaka ut i rymden.

Grunda cumulusmoln är bland de mest förstådda molnen, delvis för att de är flytande moln på låg höjd, enligt Jake Gristey, en forskare vid Cooperative Institute for Research in Environmental Sciences, eller CIRES, vid University of Colorado Boulder, som studerar sambandet mellan grunda cumulusmoln och solstrålning.

“Anledningen till att denna studie fokuserar på grunda cumulusmoln är att solljus som når (jordens) yta faktiskt har en direkt inverkan på utvecklingen av dessa speciella typer av moln på ett sätt som det inte gör. fallet med andra typer av moln,” han sa. Gristey, som inte var involverad i tidningen.

Normalt när solen går upp på morgonen ökar solljusets intensitet och det gör att temperaturen på jordens yta ökar. Det varmare landet värmer sedan den ytnära luften direkt ovanför det, vilket får luften att stiga i ett uppströmsdrag, där den expanderar och kondenserar för att bilda moln. De kvarstår ofta hela eftermiddagen innan de försvinner på kvällen när solen går ner.

En förmörkelse ger en möjlighet som “inte riktigt inträffar under andra omständigheter” för att studera effekterna av snabb förändring i intensiteten av solljus i moln som drivs av solvärme, sa Gristey.

“Det är viktigt att vi kan förstå de processer som gör att dessa moln bildas och kvarstår, eftersom de är en nyckelkomponent i klimatsystemet”, sa han.

Men exakt vilken roll grunda cumulusmoln har när det kommer till snabb klimatuppvärmning har länge varit ett osäkerhetsämne för forskarvärlden. Lägg till en förmörkelse till mixen och saker och ting blir mer komplicerade.

“Det finns mycket vi inte vet om moln och deras beteende och evolution under förmörkelsen”, säger Kevin Knupp, professor vid avdelningen för atmosfäriska och geovetenskapliga vid University of Alabama i Huntsville, som inte heller var närvarande. involverad i studien.

Vad som är nytt och anmärkningsvärt med tidningen, noterade Knupp, är att det använder mer data för att fastställa sambandet mellan förmörkelseinducerad kylning och minskat molntäcke.

De nya rönen om den höga känsligheten hos grunda cumulusmoln för en minskning av solstrålning orsakad av en solförmörkelse kräver mer forskning om föreslagna solenergitekniker, säger studiens medförfattare Stephan de Roode, docent vid tekniska universitetet. Delft .

“I verkligheten borde vi fråga oss om geotekniker, som syftar till att minska solstrålningen på mycket längre tidsskalor, potentiellt kan leda till förändringar i globala molnmönster”, säger de Roode, som studerar effekten av global uppvärmning i molnen.

Forskare har ägnat decennier åt att studera hur man bäst närmar sig idén om att sänka planetens temperatur genom solenergiteknik, en av världens mest kontroversiella klimatlösningar. Minskningen av molnighet kan vara en oväntad konsekvens av några av de viktigaste teknikerna som skulle syfta till att skymma solen, enligt författarna till den nya tidningen.

“Om du minskar solstrålningen med, säg, en viss bråkdel, så kommer den effektiva bråkdelen av solstrålningen som du får vid markytan faktiskt att vara högre än du hade förväntat dig eftersom du har färre moln,” sa de Roode.

“Detta betyder att mer solstrålning kan nå markytan, även om försök görs att minska mängden strålning genom geoengineering-tekniker”, sa han och tillade att denna återkopplingseffekt kan göra sådana tekniker “mindre effektiva.”

Andra är inte så säkra. – Jag tror att vi måste vara lite försiktiga. Det krävs förmodligen mycket mer arbete för att koppla samman resultaten av deras studie med förslag till geoteknik, säger Gristey från CIRES.

En del av denna forskning som studien erkänner behöver ytterligare undersökning är de “mycket olika tidsskalorna som är involverade”, som jämför varaktigheten av en förmörkelse med olika föreslagna solgeoteknikmetoder, tillade Gristey. “Till exempel, även om aerosoler injiceras i stratosfären… kommer dessa aerosoler att finnas kvar i stratosfären mycket längre än de par timmar vi ser i solförmörkelsen,” sa han.

De Roode hoppas att de i Nordamerika som förbereder sig för nästa solförmörkelse kommer ihåg att hålla utkik efter eventuella försvinnande låga cumulusmoln. Till och med några av de miljontals människor som ligger utanför förmörkelsens totala väg kan kanske upptäcka molnen som försvinner senare samma dag, om väder och geografiska förhållanden tillåter.

“Jag hoppas att folk kommer att titta nyfiket upp mot himlen under förmörkelsen för att se om det vi hittade i Afrika, försvinnandet av de grunda cumulusmolnen, om amerikaner också ser det hemma,” sa han.

“Det är ett så spektakulärt fenomen.”

Ayurella Horn-Müller har rapporterat för Axios och Climate Central. Hon är författare till “Devoured: The Extraordinary Story of Kudzu, the Vine That Ate the South.”

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *