Come si forma la pioggia nelle nuvole calde

Un nuovo strumento ideato da Patrick Chuang della University of California di Santa Cruz ha permesso di misurare la grandezza delle goccioline d'acqua iniziali che si formano nelle nuvole più calde, svelando i processi che portano alla formazione delle grandi gocce di pioggia finali. I risultati delle ricerche di Chuang sono stati annunciati durante il meeting annuale della American Geophysical Union che si sta tenendo a San Francisco.

Gli scienziati avevano già una buona comprensione di come si formino le gocce di pioggia nelle nuvole, con il ruolo decisivo svolto dai cristalli di ghiaccio. Ma per quanto riguarda, ad esempio, i temporali estivi e la formazione della pioggia nelle nuvole 'caldè, il mistero era ancora fitto. La condensazione del vapore acqueo nelle nuvole crea sottili gocce d'acqua con un diametro fra i 10 e i 20 millesimi di millimetro, meno di un capello umano. La taglia di queste goccioline è ben lontana da quella delle gocce di pioggia finali, che pesano milioni di volte di più e sono grandi mille volte di più e che si formano attraverso la collisione e l’unione di queste goccioline iniziali.

In passato, simulando questo processo al computer, la formazione di gocce di pioggia era completa in una o due ore. In realtà , tuttavia, può piovere anche dopo soli 15 minuti dalla formazione della nuvola.
Per comprendere quali fossero i fattori responsabili della grande velocità di questo processo sono state invocate due teorie su cui si sono confrontati per cinquant'anni gli scienziati. La prima, la teoria della turbolenza, coinvolgeva appunto il moto caotico, la seconda invece riguardava un processo chiamato 'entrainment' che si verifica quando l’aria secca si mescola con l’aria appena umida del bordo delle nubi.
Finora ci sono state difficoltà a trovare prove inequivocabili che permettessero di verificare le due ipotesi, non disponendo di strumenti capaci di misurare la grandezza delle gocce d'acqua delle nuvole.
Chuang ha così sviluppato un nuovo strumento e i dati raccolti col nuovo apparecchio hanno suggerito che le gocce si formano per una combinazione di entrambi i processi ipotizzati. Lo strumento di Chuang, chiamato Interferometro Doppler di fase, si colloca sulle ali di un aereo e usa dei laser per misurare la taglia delle gocce mentre l’aereo attraversa la nuvola. Chuang ha collaudato l’apparecchio fra il dicembre 2004 e il gennaio 2005 volando in un banco di nubi che sovrastava l’isola caraibica di Antigua, misurando la taglia delle gocce e trovando che esse erano più di 55 micron in alcune sacche di aria secca nella parte superiore delle nuvole.

Questo implica che il processo di entrainment, che di solito si verifica sulla parte superiore della nuvola, era coinvolto nella formazione delle grandi gocce e contemporaneamente escluse la possibilità che fossero coinvolte anche particelle di polvere - come credeva qualcuno - che chiaramente sarebbero affondate verso la parte inferiore della nuvola.

l’entrainment è in grado di spiegare la formazione della maggior parte delle gocce, ma la ricerca ha suggerito che anche la turbolenza gioca un ruolo importante, sebbene essa sia molto complicata e difficile da studiare.

Conoscere come si forma la pioggia è cruciale per il miglioramento dell’accuratezza dei modelli climatici e delle previsioni degli effetti del riscaldamento globale. Il vapore acqueo è inoltre un potente gas serra e la pioggia rappresenta il regolatore primario della sua presenza nell’aria.

Fonte: Lanci - UC Santa Cruz