Das Auf und Ab in Regenwolken

Die Verdunstung von Kondensat aus einer Wolke kann dazu führen, dass die Luft einen negativen Auftrieb erhält und absinkt. Diese Abwärtsbewegung der Luft wird als Abwind bezeichnet. Indem sie Luft aus höheren Schichten in die atmosphärische Grenzschicht einbringen, können Abwinde die atmosphärischen Eigenschaften in der Grenzschicht verändern. Außerdem können sie den Lebenszyklus einer Wolke beenden und zu starken, manchmal zerstörerischen Windböen an der Oberfläche führen. Die grundlegenden Faktoren für die Bildung von Abwinden sind gut bekannt. Wir wissen zum Beispiel, dass die Verdunstung von Regen und die damit verbundene Abkühlung der Luft in der Regel entscheidend dafür ist, dass die Luft schwerer als die umgebende Luft wird. Obwohl die grundlegenden Faktoren bekannt sind, tragen viele miteinander verbundene Prozesse zur Stärke des Abwindes bei, so dass es schwierig ist, die Stärke eines Abwindes unter bestimmten Bedingungen vorherzusagen. Diese Vorhersage ist jedoch erforderlich, um unser konzeptionelles Verständnis von konvektiven Systemen zu verbessern.

In Anbetracht der zentralen Rolle von Abwinden verbessern Windmiller et al. unser Verständnis darüber, wie man die Eigenschaften von Abwinden in Abhängigkeit von Aufwind- und Umgebungsbedingungen am besten vorhersagen kann. Während frühere Studien diese Frage anhand von vereinfachten theoretischen Modellen oder hochauflösenden, aber räumlich begrenzten atmosphärischen Simulationen untersucht haben, wird in dieser Studie eine atmosphärische Simulation verwendet, deren Modellbereich sich über den gesamten Globus erstreckt, aber regenbildende Wolken noch explizit auflöst. Die Autor*innen konzentrieren sich auf die Konvektion über tropischen Ozeanen und untersuchen 30.000 regenbildende Wolken und die dazugehörigen Abwinde unter sehr unterschiedlichen, natürlich variierenden Umweltbedingungen. Die sich daraus ergebende durchschnittliche zeitliche Entwicklung der Niederschlagsrate an der Oberfläche sowie die Profile der Regenwasser-, Auf- und Abwind-Massenflüsse sind in Abbildung 1 dargestellt.