Cameron Merritt
0 
1017
28
Du har måske en gang lært, at "varm luft stiger, og kølig luft synker." Men det stemmer ikke altid.
Det skyldes, at luftopdriften - dens evne til at stige - dikteres både af dens temperatur og af, hvor meget vanddamp den indeholder. Tør luft indeholder for det meste elementerne nitrogen og ilt, samlet i forskellige molekyler. Vanddamp er mindre tæt end disse tunge molekyler; i fugtig luft tager vanddamp plads, der normalt ville være besat af nitrogen og ilt. Kendt som "dampopdriftseffekt" gør dette fænomen fugtig luft lettere end tør luft med samme temperatur, tryk og volumen.
I stor skala hjælper dampopdriftsvirkningen med at rette bevægelsen af luft gennem den laveste region i atmosfæren, kendt som troposfæren, og påvirker især luft over fugtige, tropiske regioner. Selv i troperne forbliver nogle luftfarter relativt tørre sammenlignet med mere fugtig luft beliggende mod øst eller vest. Nu antyder en ny klimamodel, at denne cyklus med fugtig luft stigende og tør luft synker muligvis noget som en buffer virkningerne af klimaændringer i troperne.
"Uden denne effekt ville klimaopvarmningen [i tropiske regioner] være endnu værre," sagde studieforfatter Da Yang, en adjunkt i atmosfæriske videnskaber ved University of California, Davis og en fælles fakultetsforsker med Lawrence Berkeley National Laboratory. I henhold til Yang's model, der blev offentliggjort 6. maj i tidsskriftet Science Advances, forstærker dampopdriftseffekten mængden af termisk energi (varme), der frigøres i rummet fra tropiske regioner i størrelsesordenen 1 til 3 watt pr. Kvadratmeter. Modellen antyder, at når tropisk klima er varmt, kan effekten øges eksponentielt, hvilket betyder, at regionen ville slippe mere og mere varme, selv når temperaturerne stiger.
Relaterede: Fotografisk bevis for klimaforandringer: Time-Lapse-billeder af tilbagetrækende gletsjere
Når det er sagt, ophæver dampopdriftsvirkningen på ingen måde virkningerne af klimaændringer, sagde Yang. Men det kan måske stabilisere tropiske klimaer, mens temperaturerne ved jordens poler klatrer i en relativt hurtigere hastighed, sagde han.
Men hvordan fungerer det nøjagtigt?
Skyer og klare himmel
Dampopdriftseffekten "har været kendt af meteorologer i meget lang tid", fortalte i det mindste et århundrede Olivier Pauluis, en professor i matematik og atmosfære / havvidenskab ved New York University, som ikke var involveret i undersøgelsen i en e-mail . Selvom mange er velkendte, er opfattelsen af, at varm luft altid stiger og kold luft altid synker, en "forkert antagelse", sagde han.
"Den rigtige 'konventionelle visdom' går tilbage til Archimedes 'princip og er, at let luft stiger, tung luft synker." Imidlertid er fugtig luft lettere end tør luft med samme temperatur og tryk, sagde Pauluis.
Mens moderne klimaforandringsmodeller tager højde for denne visdom, havde Yang til formål at undersøge, hvordan den fugtige luft i troperne påvirker den samlede opvarmning i regionen, mere specifikt.
Troperne ligger inden for ca. 20 grader fra ækvator, pakket omkring planeten som et bælte, ifølge National Geographic. I troperne genererer globale mønstre af luftcirkulation søjler med fugtig luft og søjler med relativt tør luft, der sidder ved siden af hinanden og strækker sig himmelt, sagde Yang. Det samme mønster af skiftende luftkolonner manifesterer sig også i mindre skalaer, men disse lokaliserede lommer af luft spreder sig inden for et par dage, mens de i større skala forbliver stabile over lange perioder og påvirker klimaet i troperne, sagde han.
Skyer og tordenvejr dannes i den fugtige luft, mens klare himmel stort set spænder over de tørre regioner, sagde Yang. Vanddamp fungerer som en drivhusgas, der fanger termisk energi, der udsendes fra oceanerne, landene og de lavere regioner i atmosfæren; derfor kan lidt energi slippe ud i rummet fra mere fugtige regioner i troperne. "Det meste af energien vil blive udsendt fra regionerne med klar himmel, ikke fra skyerne," sagde Yang.
Det er her dampopdriftseffekten kommer i spil.
I henhold til holdets computermodeller stiger kølig luft indstødt med vanddamp opad, danner skyer og falder regn, mens det går. I mellemtiden synker relativt tør, varm luft i klare områder af himlen. Efterhånden som det tropiske klima opvarmes, varmes mere vand op og overgår til sin dampform, hvilket får luften til at vokse mere og mere fugtigt. Den efterfølgende ændring i opdrift driver den fugtige luft opad og driver krusninger gennem den omgivende luft; disse krusninger, kendt som atmosfæriske tyngdekraftsbølger, skubber varme ud af den fugtige luft og ind i den tørre luft i nærheden, sagde Yang.
Grundlæggende afbalancerer bølgerne den pludselige stigning i dampopdrift ved at reducere enhver yderligere opdrift leveret af varme, sagde han.
Denne cyklus driver mere og mere varme ind i den tørre luft, som slukker for termisk energi ind i den klare himmel over, sagde Yang.
"Med andre ord, [dampopdrift] vil gøre den synkende tørre luft endnu varmere," så der kan udsendes mere varme fra områder med klar himmel, sagde Yang. "Hvis vi ikke har denne dampopdriftseffekt, ville det sandsynligvis være omvendt," hvilket betyder, at den stadig mere varme luft ville stige i fugtige regioner, hvor dens varme ville blive fanget under skyer, tilføjede han.
Fundet er ikke "nødvendigvis banebrydende", som forskere har kendt til dampopdriftseffekten i lang tid, sagde Pauluis. Dog fremhæver det behovet for at tage hensyn til både temperatur og relativ fugtighed, når man modellerer klimaændringer, især i tropiske regioner, tilføjede han.
Yang og hans coauthors ser frem til at udvikle store modeller for at teste deres teori. I den nuværende undersøgelse modellerede de småskala-systemer med fugtig og tør luft, som forblev stabile gennem tiden, som et storskala-system ville gøre. For at udvikle en fuldskala-model, der fanger aktivitet overalt i troperne, vil teamet kræve meget mere computerkraft. Derudover håber Yang at indsamle observationsdata fra forskellige tropiske regioner for at se, hvordan holdets forudsigelser holder fast i den virkelige verden.
"Vi vil også vide, hvordan påvirker dampopdræt skyer og vind på Jorden?" han sagde.
"En central udfordring i forudsigelse af fremtidige klimaændringer ligger i korrekt vurdering af ændringerne til skyer på lavt niveau, og det er her [dampopdrift] -effekten er mere betydelig," tilføjede Pauluis.
- 6 Uventede effekter af klimaændringer
- 5 måder klimaændringer vil påvirke dit helbred
- Klimaændringernes virkelighed: 10 myter trængte
Oprindeligt offentliggjort den .
TILBUD: Spar 45% på 'Sådan fungerer det' Alt om plads 'og' Alt om historie '!
I en begrænset periode kan du tegne et digitalt abonnement på et af vores mest solgte videnskabsmagasiner for kun $ 2,38 pr. Måned eller 45% rabat på standardprisen for de første tre måneder. Se tilbud
Se alle kommentarer (0)