دانشمندان برای دههها بر این باور بودهذند که تشکیل قطرات باران نیازمند بلورهای یخ در ابرها است. با این حال، بخش عمدهای از بارندگیهای زمین بهویژه در مناطق گرمسیری، از «ابرهای گرم» نشأت میگیرد که درک مکانیسم دقیق بارش در آنها همواره یکی از بزرگترین معماهای علم جوشناسی بوده است.
پژوهشگران در مطالعه جدیدی که نتایج آن در PNAS منتشر شده است، با استفاده از یک ابزار نوآورانه به نام کلاودکایت موفق شدند ساختارهای پیشتر پنهانی را که عامل ایجاد قطرات باران در ابرهای گرم هستند، شناسایی کنند. این ابزار منحصربهفرد که توسط انستیتو دینامیک و خودسامانی ماکس پلانک توسعه یافته است، به پژوهشگران اجازه میدهد تا ابرها را با دقت بسیار بالایی بررسی کنند.
محسن باقری، پژوهشگر فیزیک ریزمقیاس ابر و توربولانس جوی و نویسنده ارشد این مطالعه، توضیح میدهد که ساختار یک ابر گرم با وضوح فضایی بالا ارزیابی شده است. برخلاف هواپیماها یا پهپادها که محدودیتهایی در پرواز و جمعآوری داده دارند، این بادبادک هلیومی همانند یک میکروسکوپ سهبعدی عمل میکند.
این ابزار به سامانههای تصویربرداری نوری پیشرفتهای مجهز است که با بهرهگیری از لیزر و دوربینهای پرسرعت، نقشه پویایی ابرها را ترسیم میکند. با این حال، پژوهشگران یادآور میشوند که ناتوانی در توضیح کامل نحوه آغاز بارش در ابرهای گرم، نشاندهنده ناکامل بودن دانش کنونی ما از فیزیک ریزمقیاس ابرها است.
برای اینکه قطرات بسیار ریز به قطرات سنگین باران تبدیل شوند، باید با یکدیگر برخورد کرده و ادغام گردند. بررسیهای جدید نشان میدهد که تجمع قطرات بهصورت یکنواخت رخ نمیدهد، بلکه در نقاط داغ بسیار محلی و ناپیوسته شکل میگیرد.
این مناطق کوچک که ابعادی کمتر از یک متر دارند، فضایی را فراهم میکنند که قطرات در فاصله بسیار کمی از یکدیگر قرار میگیرند. بیرته تیده، پژوهشگر ریزفیزیک ابر و نویسنده نخست این پژوهش، خاطرنشان میکند که به دلیل این تجمع موضعی، احتمال برخورد قطرات بهشدت افزایش مییابد و این نقاط داغ میتوانند کانون آغاز بارش در ابرهای کومولوس کمارتفاع باشند.
در مقابل، پژوهشهای پیشین نشان داده بود که تجمع قطرات در ابرهای استراتوکومولوس کمعمق ضعیفتر و پراکندهتر است. پژوهشگران بر این باورند که عوامل دینامیکی مانند توربولانس جوی نقش مهمی در تسهیل شکلگیری این نقاط داغ ایفا میکنند.
این پدیدهها همچنین بر چرخه آب زمین و توازن انرژی سیاره تأثیر میگذارند، زیرا ابرها نقش کلیدی در بازتاب و جذب تابش خورشیدی دارند. به همین دلیل، ماموریتهای آینده این تیم پژوهشی برای بررسی مناطق مختلف جهان برنامهریزی شده است.
در نهایت، باقری پیشبینی میکند که آشکار شدن این ساختار پنهان به پیشبینیهای دقیقتر آبوهوایی و درک بهتر فرآیند بارش منجر خواهد شد.
