Wolken bilden sich über einem Gewitter. (NASA) Etwas Seltsames passiert oft, kurz bevor ein schweres Gewitter einen Tornado, starke Winde oder Hagelkörner erzeugt: Eine Wolke aus Eis und Wasser, bekannt als Above-Anvil Cirrus Plume (AACP), bläht sich über die Spitze der Gewitterwolken und bewegt sich in Windrichtung als eine Art Frühwarnsystem für extreme Wetterereignisse.
Zum ersten Mal glauben Wissenschaftler, herausgefunden zu haben, was diese Wolkenwolken verursacht. Was sind bekannt als hydraulische Sprünge – auch zu sehen, wenn ein Wasserfall in das stille Wasser darunter stürzt und eine schaumige Wolke bildet – entstehen, wenn Luft nach oben steigt und dann in die Gewitterwolken zurückfällt.
Die Forscher hinter der neuen Studie sagen, dass ihre Ergebnisse die Menschen am Boden im Voraus vor der Gefahr von Tornados, starkem Wind und Hagelstürmen warnen könnten, insbesondere an Orten, an denen die bestehende Doppler-Radarsystemtechnologie nicht funktioniert oder nicht verfügbar ist verwenden.
„Wenn es einen schrecklichen Hurrikan gibt, können wir ihn vom Weltraum aus sehen.“ sagt Atmosphärenforscher Morgan O'Neill von der Stanford University und Hauptautor der Studie. „Wir können Tornados nicht sehen, weil sie unter Gewitterkuppen verborgen sind.“ „Wir müssen die Spitzen besser verstehen.“
O'Neill und ihre Kollegen führten detaillierte Simulationen von Superzellengewittern durch, der Art von Stürmen, die am wahrscheinlichsten Tornados hervorbringen. In diesen heftigen Superzellen drücken superstarke rotierende Aufwinde feuchte Luft höher, als sie normalerweise in der Erdatmosphäre aufsteigen würde, durch die Oberseite der unteren Troposphäre in die Stratosphäre.
Die aufsteigenden Luftschwärme – die AACPs – fallen bald in die Troposphäre zurück, aber die Modellierung zeigte einen abfallenden Sturm an der Grenze zwischen Troposphäre und Stratosphäre, bei dem Windgeschwindigkeiten von bis zu 240 Meilen pro Stunde (386 Kilometer pro Stunde) möglich sind .
Diese frenetischen Turbulenzen erzeugen hydraulische Sprünge, vermuten die Wissenschaftler, und diese Sprünge sind in der Lage, sehr schnell große Mengen Wasserdampf in die Stratosphäre zu injizieren.
Diese Sprünge entstehen auch durch Winde, die über Berge und Felsen herabrauschen, aber so hoch oben in der Atmosphäre wurden sie noch nie zuvor gesehen, da die Gewitterwolken praktisch als physische Barrieren fungieren.
„Trockene Luft, die aus der Stratosphäre herabsteigt, und feuchte Luft, die aus der Troposphäre aufsteigt, vereinen sich zu diesem sehr schmalen, wahnsinnig schnellen Strahl.“ sagt O'Neill . „Der Jet wird instabil und das Ganze vermischt sich und explodiert in Turbulenzen.“
„Diese Geschwindigkeiten an der Spitze des Sturms wurden noch nie zuvor beobachtet oder vermutet.“
Da NASA-Forschungsflugzeuge nun mit Geräten ausgestattet sind, die es ihnen ermöglichen, die Winde an der Spitze von Gewittern in hochauflösendem 3D zu kartieren, wird der nächste Schritt darin bestehen, reale Daten zu sammeln, um die Ergebnisse dieser Modelle zu untermauern.
Ungefähr 75 Prozent der Gewitter mit diesen Wolken erzeugen großen Hagel oder Tornados, sodass die Forschung wahrscheinlich für die Verbesserung meteorologischer Modelle in der Zukunft nützlich sein wird. Hurrikan Ida Kürzlich hinterließen die Stürme im Nordosten der USA eine Spur des Todes und der Zerstörung. Ein besseres Verständnis dieser Stürme kann Leben und Eigentum retten.
Die Studie ist auch im Gesamtbild von wichtig Klimawandel , da diese hydraulischen Sprünge große Wassermengen in die typischerweise sehr trockene Stratosphäre drücken. Mit der Zeit wird das langfristige Auswirkungen haben.
„In einem sich erwärmenden Klima, das eine stärkere und intensivere Konvektion erzeugt, sind Klimaforscher daran interessiert, wie viel Wasser durch Gewitter in die Stratosphäre injiziert wird, da dies einen Gesamteffekt auf die Stratosphäre hat.“ Ozon ,' sagt der Atmosphärenforscher Leigh Orf von der University of Wisconsin-Madison.
„In unseren Simulationen, die Fahnen zeigen, reicht das Wasser tief in die Stratosphäre, wo es möglicherweise langfristigere Auswirkungen auf das Klima haben könnte.“
Die Forschung wurde veröffentlicht in Wissenschaft .