A utahi kutatás megváltoztathatja mindazt, amit a havazásról tudunk

Becsült olvasási idő: 5-6 perc

SALT LAKE CITY – A legtöbben már tudják, hogy szinte nincs egyforma hópehely, de a Utah Egyetem kutatóinak új tanulmánya új betekintést nyújt abba, hogyan és miért esik az egyes hópelyhek úgy, ahogy hullanak.

Megállapításaik, Megjelent a lektorált Fluid Physics tudományos folyóiratban A múlt héten megjegyezte, hogy a „hópehely-szerkezetek összetettsége és a turbulencia szabálytalan természete” ellenére a hópehely gyorsulása, vagy a hóesés sebessége „egyedülállóan” meghatározható egy matematikai egyenlettel.

„Ez azt sugallja, hogy a légkörben rejtőzik valami, ami valójában meglehetősen egyszerű, és nem vagyok egészen biztos benne, hogy mi az, de eredményeink arra utalnak, hogy lehet, hogy valahogyan leírhatjuk a légkörtudomány egyik legnehezebb aspektusát.” Tim Garrett, a Utah Egyetem atmoszfératudományok professzora és a tanulmány egyik társszerzője mondta: „Talán ezt egy számítógépes modellen keresztül meglehetősen egyszerű módon meg lehetne oldani.”

Az eredmények megnyithatják az ajtót a hóviharok és lavinák jobb megértéséhez, és javíthatják az előrejelzést a jövőben.

Hóesés és mozgás

A vizsgálat eredményeinek előkészítése több mint egy évtizedbe telt. Garrett elkezdte mérni, hogy milyen gyorsan hullanak le a hópelyhek Altában, amikor úgy döntött, hogy mélyebben ás a témában. Úgy gondolta, hogy ez a tökéletes téma a felfedezésre, tekintettel a mozgásfizika iránti érdeklődésére, és arra, hogy Utahnban általában a hóról szeretnek beszélni.

Ez korai megfigyelésekhez vezetett, miszerint a hópelyhek nem egészen úgy hullanak, ahogy a hagyományos időjárási és éghajlati modellek alapján kellett volna, amelyek olyan berendezéseken alapultak, amelyek csak csendes levegőben vették figyelembe a havazást. A hó a modellek által javasoltnál egyedibb módon esik, ami egyáltalán nem meglepő.

„Bár a légkörkutatók nem ismerik el, természetesen mindenki tudja, hogy a hópelyhek forognak a levegőben” – mondta a KSL.com-nak, felidézve a pillanatot.

Ezért felvette Dheeraj Singh-t és Eric Bardjakot, az egyetem Gépészmérnöki Tanszékének két kutatóját, hogy segítsenek megoldani a havazás és a légköri turbulencia közötti kapcsolatot. Feltalálták – és szabadalmaztatták – az a Differenciál emissziós mérőskála A hópelyhek tömegének, térfogatának és sűrűségének mérése, hogy megoldja ezt a tudományos rejtélyt.

A National Science Foundation támogatásával a csapat a 2020-2021-es téli szezonban a Little Cottonwood Canyon egyik helyszínén állította be az eszközt. Tanulmányozták a levegő hőmérsékletét, a relatív páratartalmat, a turbulenciát és egyéb időjárási tényezőket, és több mint 500 000 hópelyhet elemeztek. Mindezek az információk „átfogó képet” nyújtottak, amilyet korábban soha nem láttak, mondta Garrett.

Az összes információ egyesítése során azt találták, hogy a pehely Stokes-számának segítségével meg tudták jósolni, milyen gyorsan hullik a hó, egy dimenzió nélküli szám, amely segít a tudósoknak megérteni, hogy a részecskék hogyan hatnak egymásra az áramlás változásaival, például a légköri turbulenciával. A Stokes-szám általában magasabb esőnél és alacsonyabb havazásnál, ezért eltérően esnek.

„Ennek eredményeként a hó általában turbulens légáramlatoknak van kitéve, míg az eső közvetlenül átesik” – mondta Garrett. „Végül arra jutottunk, hogy amíg ismerjük a Stokes-számot, ezt az egyetlen dimenzió nélküli számot, addig a hópehely-világ, amelyben éltünk, bizonyos szempontból a mi osztrigánk. És ez elég információ volt ahhoz, hogy leírjuk, milyen gyakran hópelyhek egy bizonyos szint a gyorsulás.

A kutatók több évtizedes korábbi kutatásokra hivatkozva rámutatnak arra is, hogy a felhők felfelé irányuló áramlása befolyásolja a hópelyhek kialakulását. Garrett elmagyarázza, hogy az új ismeretek hozzáadásával lehetővé válik a havazás teljes meghatározása a felhőturbulencia mérésével.

miért számít

Ennek számos következménye lehet a jövőben. Például az, hogy a hópelyhek hogyan esnek le, „kritikus paraméter” az időjárás-előrejelzéshez, mivel a felhőkből lehulló nedvesség sebessége hagyományosan annak mértéke, hogy mennyi ideig tart a vihar – mondta Garrett a tanulmány közzététele előtti nyilatkozatában.

A KSL.com-nak elmagyarázta, hogy az új tanulmány „nem azonnal elvezet minket” arra a kérdésre, hogyan lehet jobban megjósolni a viharok hosszát és intenzitását, de új betekintést nyújthat a havazás és a szél kapcsolatába. Ez a jövőben meteorológiai áttörésekhez vezethet.

„Ha ez a helyzet, és a jövőben meg tudjuk mutatni, hogy ez valóban támogatott, ez nagyon jelentős javulást eredményezhet a viharmodellezésben” – mondta. „Jelenleg az egyik legnagyobb kihívás, amellyel az időjárási modellek szembesülnek, a felhőkben képződő hópelyhek típusának előrejelzése. Eredményeink azt sugallják, hogy a nehézségek egy része… végül „kevésbé bonyolult” lehet.”

Ez korlátozható a levegő mozgásának mérésére a felhőkben.

Eközben a differenciál-emissziómérőt, azt az eszközt, amely ehhez a felfedezéshez vezetett, már más hatásos módokon is használják. A Utah-i Közlekedési Minisztérium vásárolt néhány eszközt, hogy segítsen előre jelezni a lavinákat olyan helyeken, mint a Little Cottonwood Canyon, mivel azonnal mérik a hósűrűséget, ami gyakran a lavinák egyik tényezője.

A munka sem készült el. Garrett azt mondja, hogy ő és kollégái több adatot gyűjtöttek össze, mint amennyi idejük van megfejteni; Azt tervezi azonban, hogy továbbra is alaposan megvizsgálja, és kísérleteket végez a havazás jobb megértése érdekében.

Azt is reméli, hogy mindenki megtalálja a szépséget abban, ahogy a hópelyhek táncolnak a levegőben, miközben lehullanak ezen a télen, miközben ő és mások felfedik a titkait.

×

Kapcsolódó történetek

A legfrissebb időjárási hírek Utahban