Исследователи используют инновационный сетевой подход для объяснения полигональных узоров в облаках

Исследовательская группа применила сетевой подход для анализа причин формирования шестиугольных структур в обширных полях облаков над океанами. Эта работа поможет ученым создавать более точные описания облаков в компьютерных моделях погоды и изменения климата.

Обширные поля слоисто-кучевых облаков самоорганизуются в узоры, напоминающие пчелиные соты. «Такие облака охлаждают планету, отражая солнечное излучение, но их описание в климатических моделях до сих пор довольно грубое», — заявила ведущий автор Франциска Глассмайер. Она обнаружила, что для воссоздания этих облачных узоров, формируемых в природе сложным взаимодействием физических процессов, можно использовать относительно простую математическую модель.

С 1960-х годов, когда были получены первые спутниковые снимки, ученые знают, что слоисто-кучевые облака, часто покрывающие обширные участки субтропических океанов, напоминают неидеальные соты. Ячейки могут быть «закрытыми» (облачные области окружены кольцами без облаков) или «открытыми» (области без облаков окружены облачными кольцами). Узор постоянно меняется.

Исследователи провели детальное моделирование, чтобы уловить движения воздуха, создающие эти узоры: в целом, восходящие потоки формируют облачные области, а нисходящие — области без облаков. Затем они применили математический метод тесселяции Вороного для перевода движений воздуха в сеть полигональных ячеек. Разработанная Глассмайер и Фейнгольдом простая модель воссоздает этот динамический узор.

Более того, этот сетевой анализ может помочь создавать более точные облака в компьютерных моделях. «Облака по-прежнему представляют значительную неопределенность в наших климатических прогнозах, — отметил соавтор Грэм Фейнгольд из NOAA. — Мы надеемся, что этот новый клеточный сетевой подход приведет к новым способам решения проблемы параметризации облаков». Новая статья опубликована в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences.