Odhadovaný čas čítania: 5-6 minút
SALT LAKE CITY – Väčšina ľudí už vie, že prakticky žiadne dve snehové vločky nie sú rovnaké, no nová štúdia vedená výskumníkmi z University of Utah poskytuje nový pohľad na to, prečo sú všetky odlišné. Ako a prečo snehové vločky padajú?
ich závery, Publikované v recenzovanom vedeckom časopise Physics of Fluids Minulý týždeň si všimnite, že napriek „zložitosti štruktúr snehových vločiek a nerovnomernej povahe turbulencií“ je zrýchlenie snehovej vločky alebo rýchlosť padajúcej sneh „jedinečne určená“ prostredníctvom matematickej rovnice.
„To naznačuje, že za atmosférou je niečo, čo je v skutočnosti veľmi jednoduché, a nie som si celkom istý, čo to je, ale naše výsledky naznačujú, že môžu existovať spôsoby, ako opísať jeden z najťažších aspektov vedy o atmosfére.“ sa dá pravdepodobne priblížiť pomerne jednoduchým spôsobom počítačovým modelom,“ povedal Tim Garrett, profesor atmosférických vied na University of Utah a jeden zo spoluautorov štúdie.
Tieto zistenia by mohli otvoriť dvere k lepšiemu pochopeniu fujavíc a lavín, čo by zlepšilo predpovede do budúcnosti.
sneženie a búrka
Príprava záverov štúdie trvala viac ako desať rokov. Garrett začal merať, ako rýchlo padajú snehové vločky v Alte, keď sa rozhodol ponoriť sa hlbšie do tejto témy. Myslel si, že je to perfektná téma na preskúmanie jeho záujmu o fyziku pohybu a to, ako ľudia v Utahu vo všeobecnosti radi hovoria o snehu.
To viedlo k skorým zisteniam, že snehové vločky nepadali tak, ako mali, na základe tradičných modelov počasia a klímy, ktoré boli založené na prístrojoch, ktoré v podstate merali iba sneh padajúci v pokojnom vzduchu. Sneh padá oveľa jedinečnejšími spôsobmi, ako navrhovali modely, čo nebolo príliš prekvapujúce.
„Aj keď to vedci z oblasti atmosféry nepriznajú, samozrejme, každý vie, že snehové vločky sa pohybujú vo vzduchu,“ povedal pre KSL.com, keď si spomínal na tento moment.
Prizvali teda Dheeraja Singha a Erica Pardzacka, dvojicu výskumníkov z katedry strojného inžinierstva univerzity, aby im pomohli vyriešiť vzťah medzi snežením a vzduchovými turbulenciami. Vynašiel – a patentoval – zariadenie s názvom a diferenciálny emisný zobrazovací disdrometer Meranie hmotnosti, tvaru a hustoty kociek ľadu s cieľom odhaliť túto vedeckú záhadu.
S pomocou grantu od National Science Foundation tím nainštaloval zariadenie na mieste v Little Cottonwood Canyon počas zimnej sezóny 2020-2021. Študovali teplotu vzduchu, relatívnu vlhkosť, turbulencie a ďalšie poveternostné faktory a analyzovali viac ako 500 000 jednotlivých kociek ľadu. Všetky tieto informácie poskytli „komplexný obraz“, ktorý doteraz nikto nevidel, povedal Garrett.
Keď dali všetky tieto informácie dokopy, zistili, že dokážu predpovedať, ako rýchlo ľad padá pomocou Stokesovho čísla častíc, bezrozmernej štatistiky, ktorá pomáha vedcom pochopiť, ako častice prúdia cez vzduchovú turbulenciu, napríklad ako budú reagovať na zmeny. Stokesovo číslo je vo všeobecnosti vyššie pre dážď a nižšie pre sneh, preto padajú tak odlišne.
„V dôsledku toho sa sneh odráža okolo turbulentných prúdov vzduchu, zatiaľ čo dážď padá priamo cez ne,“ povedal Garrett. „Dospeli sme k záveru, že pokiaľ sme poznali Stokesovo číslo, čo je bezrozmerné číslo, v niektorých ohľadoch bol náš svet snehových vločiek našou ustricou. Bolo dosť informácií, aby sme mohli povedať, koľko „Kocky ľadu v bare majú určitú úroveň zrýchlenie.“
Vedci tiež poukazujú na predchádzajúci výskum, ktorý sa datuje niekoľko desaťročí, pričom poznamenávajú, že stúpavé prúdy v oblakoch ovplyvňujú tvorbu snehových vločiek. Garrett vysvetľuje, že pridanie nových poznatkov znamená, že sneženie môže byť možné určiť úplne meraním turbulencie v oblakoch.
prečo na tom záleží
To môže mať do budúcnosti mnoho dôsledkov. Napríklad to, ako padajú snehové vločky, sa považuje za „dôležitý parameter“ pre predpoveď počasia, pretože rýchlosť, akou vlhkosť padá z oblakov, tradične meria, ako dlho bude búrka trvať, uviedol Garrett vo vyhlásení pred zverejnením štúdie.
Pre KSL.com objasnil, že nová štúdia „nás okamžite nevedie“ k tomu, ako lepšie predpovedať dĺžku a intenzitu búrok, ale mohla by poskytnúť nový pohľad na vzťah medzi snežením a vetrom. To môže v budúcnosti viesť k veľkému pokroku v meteorológii.
„Ak je to tak a v budúcnosti môžeme ukázať, že je to skutočne podporované, mohlo by to viesť k pomerne významným zlepšeniam v modelovaní hurikánov,“ povedal. „Práve teraz je jednou z najväčších výziev pre modely počasia predpovedanie typov snehových vločiek, ktoré sa vytvoria v oblakoch. Naše výsledky naznačujú, že niektoré ťažkosti… môžu byť v skutočnosti (menej) komplikované.“
Môže sa obmedziť len na meranie rýchlosti vetra v oblakoch.
Medzitým sa disdrometer diferenciálnej emisivity, nástroj, ktorý viedol k tomuto objavu, už používa inými pôsobivými spôsobmi. Ministerstvo dopravy v Utahu zakúpilo nejaké vybavenie na predpovedanie lavín na miestach, ako je Little Cottonwood Canyon, pretože rýchlo meria hustotu snehu, ktorá je často faktorom lavín.
Práce tiež nie sú dokončené. Garrett hovorí, že on a jeho kolegovia nazbierali viac údajov, ako mali čas na dekódovanie; Plánujú to však preskúmať a uskutočniť experimenty, aby lepšie porozumeli sneženiu.
Tiež dúfa, že každý môže objaviť krásu toho, ako snehové vločky tancujú vo vzduchu, keď túto zimu padajú, keď on a ostatní odhaľujú jej tajomstvá.
