‘Нико није знао зашто се то дешава’: Научници се утркују да схвате збуњујуће понашање ‘згруданих облака’
Царолине Муллер гледа на облаке другачије од већине људи. Тамо где други могу да виде надувене марсхмалловс, слатке шећерне вате или громогласне сиве објекте како јуришају изнад главе, Милер види течности како теку небом. Она визуализује како се ваздух диже и спушта, загрева и хлади, и спирално се врти да би формирао облаке и створио олује.
Али хитност са којом Мулер, климатолог са Института за науку и технологију Аустрије у Клостернојбургу, разматра такве атмосферске загонетке, порасла је последњих година. Како наша планета врели глобалним загревањем, олује постају све интензивније, понекад бацају два или чак три пута више кише него што се очекивало. Такав је био случај у Баија Бланки, Аргентина, у марту 2025.: Скоро половина просечних падавина у граду пала је за мање од 12 сати, што је изазвало смртоносне поплаве.
Научници из атмосфере дуго су користили компјутерске симулације да би пратили како динамика ваздуха и влаге може произвести разне олује. Али постојећи модели нису у потпуности објаснили појаву ових жешћих олуја. Теорија стара отприлике 200 година описује како топлији ваздух задржава више влаге него хладнији: додатних 7 процената за сваки степен Целзијуса загревања. Али у моделима и временским запажањима, климатски научници су видели да падавине далеко превазилазе ово очекивано повећање. А те олује могу довести до тешких поплава када јака киша пада на већ засићена тла или прати влажне топлотне таласе.
Облаци и начин на који се скупљају могу помоћи да се објасни шта се дешава.
Све већи број истраживања, које је покренуо Муллер пре више од једне деценије, открива неколико малих процеса које су климатски модели раније превидели. Ови процеси утичу на то како се облаци формирају, скупљају и опстају на начине који могу појачати јаке пљускове и подстаћи веће, дуготрајне олује. Облаци имају „унутрашњи живот“, каже Милер, „који их може ојачати или им помоћи да дуже живе“.
Другим научницима је потребно више убедљивости, јер компјутерске симулације које истраживачи користе за проучавање облака своде планету Земљу на њен најједноставнији и најглаткији облик, задржавајући њену суштинску физику, али иначе једва да личе на стварни свет.
Сада, међутим, ваби дубље разумевање. Глобални климатски модели веће резолуције могу коначно да симулирају облаке и деструктивне олује које формирају на планетарном нивоу – дајући научницима реалнију слику. Боље разумевање облака, истраживачи се надају да ће побољшати своја предвиђања екстремних падавина, посебно у тропима где су погодиле неке од најжешћих олуја и где су будуће пројекције падавина најнеизвесније.
Први трагови нагомиланих облака
Сви облаци се формирају у влажном ваздуху који се диже. Планина може да покреће ваздух навише; тако и хладни фронт. Облаци се такође могу формирати кроз процес познат као конвекција: превртање ваздуха у атмосфери које почиње када сунчева светлост, топла земља или мекана вода загреју ваздух одоздо. Како се топли ваздух диже, он се хлади, кондензујући водену пару коју је носио нагоре у капи кише. Овај процес кондензације такође ослобађа топлоту, која подстиче олује.
Али облаци остају једна од најслабијих карика у климатским моделима. То је зато што су глобални климатски модели које научници користе за симулацију сценарија будућег загревања сувише груби да би ухватили узлазне струје које стварају облаке или да би описали како се они ковитлају у олуји – а камоли да објасне микрофизичке процесе који контролишу колико кише пада са њих на Земљу.
Да би покушали да реше овај проблем, Муллер и други истомишљеници су се окренули једноставнијим симулацијама Земљине климе које су у стању да моделирају конвекцију. У овим вештачким световима, од којих сваки има облик плитке кутије, обично неколико стотина километара у пречнику и десетинама километара дубоко, истраживачи су се бавили репликом атмосфере да виде да ли могу да схвате како се облаци понашају у различитим условима.
Интригантно је да када су истраживачи покренули ове моделе, облаци су се спонтано скупљали, иако модели нису имали ниједну од карактеристика које обично гурају облаке заједно – без планина, без ветра, без Земљиног окретања или сезонских варијација сунчеве светлости. „Нико није знао зашто се то дешава“, каже Данијел Хернандез Декерс, атмосферски научник са Националног универзитета Колумбије у Боготи.
Године 2012. Муллер је открио први траг: процес познат као радијацијско хлађење. Сунчева топлота која се одбија од Земљине површине зрачи назад у свемир, а тамо где има мало облака, више тог зрачења бежи – хлађење ваздуха. Хладне тачке стварају атмосферске токове који усмеравају ваздух ка облачнијим регионима – задржавајући више топлоте и формирајући више облака. Следећа студија из 2018. године показала је да је у овим симулацијама радијационо хлађење убрзало формирање тропских циклона. „То нас је навело да схватимо да да бисте разумели облаке, морате да погледате и комшилук – спољашње облаке“, каже Муллер.
Када су научници почели да траже не само спољашње облаке, већ и испод њих и на њиховим ивицама, пронашли су друге мале процесе који помажу да се објасне зашто се облаци скупљају. Различити процеси, које су Муллер и колеге описали у Годишњем прегледу механике флуида, сви окупљају или држе заједно џепове топлог, влажног ваздуха тако да се више облака формира у већ облачним регионима. Ови процеси малих размера раније нису били много схваћени јер су често прикривени већим временским обрасцима.
Хернандез Декерс је проучавао један од процеса који се зове увлачење — турбулентно мешање ваздуха на ивицама облака. Већина климатских модела представља облаке као стабилан облак ваздуха који се диже, али у стварности „облаци су као карфиол“, каже он. „Имате много турбуленција и имате ове мехуриће (ваздуха) унутар облака. Ово мешање на ивицама утиче на то како се облаци развијају и развијају грмљавине; може ослабити или ојачати олује на различите начине, али, попут радијативног хлађења, подстиче да се више облака формира као грудва у регионима који су већ влажни.
Такви процеси ће вероватно бити најважнији у олујама у тропским регионима Земље, где постоји највећа неизвесност у погледу будућих падавина. (Зато Хернандез Децкерс, Муллер и други имају тенденцију да фокусирају своје студије тамо.) У тропима недостају хладни фронтови, млазне струје и спирални системи високог и ниског притиска који доминирају ваздушним токовима на вишим географским ширинама.
Суперцхаргинг јаке кише
Постоје и други микроскопски процеси који се дешавају унутар облака који утичу на екстремне падавине, посебно у краћим временским размацима. Влага је важна: кондензоване капљице које падају кроз влажан, замућен ваздух не испаравају толико при спуштању, тако да више воде пада на тло. Температура је такође важна: када се облаци формирају у топлијим атмосферама, они производе мање снега и више кише. Пошто кишне капи падају брже од снежних пахуљица, оне мање испаравају приликом спуштања – производећи, опет, више кише.
Ови фактори такође помажу да се објасни зашто се више кише може истиснути из облака од пораста од 7 процената по степену загревања који предвиђа теорија стара 200 година. „У суштини добијате додатни ударац… у нашим симулацијама, то је било скоро удвостручење“, каже Мартин Синг, климатолог са Универзитета Монаш у Мелбурну, Аустралија.
Груписање облака доприноси овом ефекту држећи топли, влажни ваздух заједно, тако да пада више капљица кише. Једна студија коју су спровели Муллер и њени сарадници открила је да згрудани облаци интензивирају екстремне краткотрајне падавине за 30 до 70 процената, углавном зато што капи кише мање испаравају унутар влажних облака.
Друга истраживања, укључујући студију коју је водио Јиавеи Бао, постдокторски истраживач у Муллеровој групи, такође су открила да микрофизички процеси који се одвијају унутар облака имају снажан утицај на брзе, јаке пљускове. Ови изненадни пљускови се интензивирају много брже са климатским променама од дуготрајних поплава, и често изазивају изненадне поплаве.
Будућност екстремних падавина
Научници који проучавају згрушавање облака желе да знају како ће се то понашање променити како се планета загрева – и шта ће то значити за случајеве обилних падавина и поплава.
Неки модели сугеришу да ће се облаци (и конвекција која их доводи) више скупљати заједно са глобалним загревањем – и производити више екстремних падавина које често далеко превазилазе оно што теорија предвиђа. Али друге симулације сугеришу да ће се облаци мање скупљати. „Чини се да још увек постоји низ одговора“, каже Алисон Винг, климатски научник са Државног универзитета Флориде у Талахасију која је упоредила различите моделе.
Научници почињу да покушавају да помире неке од ових недоследности користећи моћне типове компјутерских симулација које се називају глобални модели решавања олуја. Они могу ухватити фине структуре облака, грмљавине и циклона, истовремено симулирајући глобалну климу. Они доносе 50-струки скок у реализму изнад глобалних климатских модела које научници генерално користе – али захтевају 30.000 пута више рачунарске снаге.
Користећи један такав модел у раду објављеном 2024. године, Бао, Муллер и њихови сарадници су открили да се облаци у тропима више скупљају како су се температуре повећавале – што је довело до мање честих олуја, али оних које су биле веће, трајале су дуже и током једног дана бацале више кише него што се очекивало према теорији.
Али тај рад се ослањао на само један модел и симулиране услове из отприлике једне будуће временске тачке — 2070. године. Научници треба да изводе дуже симулације користећи више модела за решавање олуја, каже Бао, али врло мали број истраживачких тимова може себи приуштити да их покрене. Они су толико рачунарски интензивни да се обично покрећу у великим централизованим чвориштима, а научници повремено организују „хакатоне“ како би прегледали и поделили податке.
Истраживачима је такође потребно више посматрања из стварног света да би дошли до неких од највећих непознаница о облацима. Иако је низ недавних студија које су користиле сателитске податке повезао груписање облака са обилнијим падавинама у тропима, постоје велике празнине у подацима у многим тропским регионима. Ово слаби климатске пројекције и оставља многе земље лоше припремљене. У јуну 2025. године, поплаве и клизишта у Венецуели и Колумбији однели су зграде и убили најмање десетак људи, али научници не знају који фактори су погоршали ове олује јер су подаци тако бедни. „Нико заиста не зна шта је то изазвало“, каже Хернандез Декерс.
Нови, детаљни подаци су на путу. Винг анализира мерења падавина са немачког истраживачког брода који је прелетео тропски Атлантски океан шест недеља 2024. године. Бродски радар је мапирао кластере конвекције повезане са олујама кроз које је прошао, тако да би рад требало да помогне истраживачима да виде како се облаци организују над огромним деловима океана.
А још глобалнији поглед је на помолу. Европска свемирска агенција планира да 2029. године лансира два сателита који ће мерити, између осталог, ветрове који се налазе близу површине и који вребају Земљине океане и спуштају врхове планина. Можда ће, надају се научници, подаци које ови сателити емитују назад коначно омогућити боље разумевање облака који се грудвају и најјачих киша које падају из њих.
Истраживање и интервјуи за овај чланак делимично су подржани кроз новинарску резиденцију коју финансира Аустријски институт за науку и технологију (ИСТА). ИСТА није учествовала у причи.
Овај чланак се првобитно појавио у Кновабле Магазиненепрофитна публикација посвећена томе да научно знање буде доступно свима. Пријавите се за билтен часописа Кновабле.
