Forskere opklarer proces til dannelse af skybrud
Voldsomt tordenvejr kan ofte forårsage skybrud, som er til stor gene for både mennesker og omgivelser. Hidtil har sådanne ekstreme vejrfænomener været meget dårligt forstået. Men ved hjælp af avancerede klimamodeller for skysystemer har forskere fra blandt andet Niels Bohr Institutet opklaret, hvordan der i atmosfæren opbygges komplekse skysystemer, som gensidigt påvirker hinanden og forstærker opbygningen af kraftige regn- og tordenbyger. Resultaterne er publiceret i det videnskabelige tidsskrift, Nature Geoscience.
Billedet viser et flod-lignende netværk af sky-kollisioner. De vandrette hvide linjer indikerer, hvor der begynder at dannes regn. Senere i forløbet, vil strukturerne blive større. De røde områder er steder, hvor der sker sammenstød af skyer, og hvor der ofte vil opstå kraftig regn. (Credit: Moseley, Hohenegger, Berg and Haerter)
Ved hjælp af klimamodeller i høj opløsning af skyer har forskere fra Max Planck Instituttet for Meteorologi i Hamburg, Svensk Meteorologisk Institut i Norrköping og Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet analyseret, hvordan kraftige regnbyger påvirkes ved stigende temperaturer. Simuleringerne blev gennemført over et område, som typisk udgør et enkelt feltområde i klimamodeller, det vil sige et areal på 200 km x 200 km. I den nye avancerede klimamodel for skysystemer er området delt ind i mindre feltområder på 200 meter, hvilket giver en 1000 gange større nøjagtighed. Den høje opløsning gjorde det muligt for forskerne at afdække de processer, som sker i atmosfæren, og som kun er medregnet i globale klimamodeller i meget ringe grad.
Der dannes såkaldte ’konvektive’ skyer, når der er en stærk opvarmning af overfladen og en tilstrækkelig mængde fugt. (Credit: J. O. Haerter)
”Til at opfange de fysiske processer, der danner for eksempel tordenskyer, bruger vi simuleringer, der er i stand til at belyse de lokale varme- og fugtvariationer, som fører til de såkaldte ’konvektive’ skyer. Konvektion er den proces, der danner for eksempel tordenskyer. På grund af opvarmning af overfladen i forbindelse med høj luftfugtighed dannes der en opdrift af varme i atmosfæren. Klassiske klimamodeller ser ikke i tilstrækkelig grad disse processer. Det er overraskende, hvor systematisk konvektive skyer forekommer. Hvor to af skyerne støder sammen, dannes der ofte nye, kraftigere skyer”, fortæller Jan O. Haerter, forsker på Niels Bohr Institutet ved Københavns Universitet.
Skyer påvirkes udefra og indefra
Simuleringerne i atmosfæren opbygger en tilstand af organisering, som forskerne beskriver som en slags ’hukommelse’. "Hvad vi ser her, er et såkaldt komplekst system. Den måde, som atmosfæren opfører sig på, er ikke kun påvirket af store skalaer, men dukker også op indefra i dét, vi kalder selv-organisering. Konvektive skyer kommer og går inden for en bestemt varighed. I løbet af dagen øges disse varigheder, og det gør intensiteten af regn også”, fortæller Jan O. Haerter.
Deres resultater viser, at der produceres kraftig regn, når flere skyer kolliderer og dermed indvirker på hinanden. Uden disse sammenstød mellem skyerne forbliver det en lettere regn.
Enkeltstående regnbyger viser ikke ændring i intensitet ved stigende temperaturer, men stigende temperaturer fører til hyppigere sammenstød af konvektive skysystemer. Forskerne sammenligner det med, at ligesom når mindre vandløb løber sammen og danner større floder, kan der på samme måde ved sammenstød mellem skysystemer dannes kraftigere regn.
De nye resultater modsiger derfor de traditionelle globale klimamodeller, hvor konvektive skyer ses som uafhængige af hinanden.
Temperaturfølsomme tordenbyger
Forskerne har i tidligere undersøgelser fundet ud af, at kraftige tordenlignende regnskyl, som man ofte ser om sommeren på de tempererede breddegrader, var meget mere temperaturfølsomme end forventet. Forskerne erfarede, at når temperaturen steg, opførte disse højtliggende skyer sig meget forskelligt fra de skyer, som var spredt over store områder, men ud fra målinger alene kunne de ikke afdække hovedårsagen til den forøgede nedbør.
”Med de nye modelberegninger får vi en bedre forståelse af de intense torden-uvejr, der kan føre til voldsomme oversvømmelser, som ofte forekommer på de tempererede breddegrader”, fortæller Jan O. Haerter.
Jan O Haerter, postdoc. Niels Bohr Institutet, Københavns Universitet, +34 604 256 282, haerter@nbi.dk