De försöker lösa de hemlighetsfulla molnens gåta

För gemene man kan moln verka okomplicerade. Vattenånga dunstar och när ångan sedan kyls ner bildas moln som ibland gör att det regnar eller snöar. Men den som någon gång försökt sig på att spå vädret, vet att det finns stora osäkerheter i meteorologernas prognoser.  Moln är svåra att förutspå, och vi har ännu inte svaret på alla frågor kring de processer som sker inuti molnen.

På Göteborgs universitet bedriver flera olika grupper forskning på just moln. En av forskarna är Jan Pettersson, professor i atmosfärsvetenskap. Han studerar, tillsammans med sina kollegor inom ämnet atmosfärsvetenskap, hur ispartiklar bildas i atmosfären. Molndroppar fryser när de kommer i kontakt med luftburna partiklar – så kallade aerosolpartiklar. Partiklarna kan antingen vara av typer som alltid finns i atmosfären, som till exempel naturligt mineraldamm, men också komma från olika typer av mänskliga utsläpp.
– Hur aerosolpartiklar påverkar moln är en av de största osäkerhetsfaktorerna i dagens klimatmodeller. Molnen kyler jorden och genererar livsviktig nederbörd, och med bättre beskrivningar av moln kan vi göra säkrare prognoser för framtiden.

Med bättre klimatmodeller blir det också lättare för politiker att ta rätt beslut i klimatfrågor. Men att beräkna hur moln uppstår och vad som sker inne i moln är svårt.
– Inte ens med dagens datorer går det att simulera allt som händer inuti ett turbulent regnmoln, eftersom skillnaden i skala är för stor – från konvektion i kilometerstor skala som orsakar turbulens till millimeterstora turbulenta virvlar som kastar runt små vattendroppar.  Det är helt enkelt för komplicerat och vi måste förenkla, säger Bernhard Mehlig, professor i komplexa system.

Han och hans kollegor studerar hur små partiklar rör sig i turbulenta flöden, till exempel inuti moln. Att luftflöden inuti moln kan bli turbulenta vet väl alla som någon gång råkat ut för turbulens i ett flygplan som flugit genom moln. Bernhard Mehlig berättar att det finns en gammal teori från 1900-talets början som säger att man kan snabba på en reaktion genom omrörning. Snabbar turbulensen upp regnbildningen på det här sättet, genom att röra om dropparna och få dem att kollidera?
– När vattendropparna är så stora att de börjar regna ner, så stöter de till varandra och bildar ännu större droppar. Men hur små vattendroppar växer vet vi inte. Turbulens snabbar på kollisionen, men vi saknar en modell för att beskriva hur ofta de stöter ihop.

Forskarna kan inte heller förklara monsunregnens snabba förlopp, och vill ta reda på varför det kan gå så fort. Beror det på andra faktorer än de kollisioner mellan droppar som turbulensen skapar? Det slutgiltiga målet är att parametisera de mikroskopiska processerna, det vill säga att hitta formler som beskriver dem på ett hanterligt sätt.
– Vi måste förstå på en mikroskopisk nivå vad det är som händer. Därför studerar vi dynamiken hos vattendroppar i en kubikcentimeter stor del av molnet, säger Bernhard Mehlig.

Aerosoler påverkar inte bara moln, utan även luften som vi andas. Luften i Göteborg är inget undantag, där en stor del av utsläppen kommer från trafiken. Luftkvalitet är en viktig fråga, inte minst i de storstadsregioner där trafiksituationen är som sämst, eller där de geografiska förutsättningarna gör att luften stannar kvar i området istället för att spädas ut.
– Det finns stora hälsorisker med dålig luftkvalitet. Runt om i världen är det många som dör en för tidig död på grund av luftföroreningar, säger Jan Pettersson.

Atmosfärskemisten Mattias Hallquist studerar bland annat vegetation kopplat till partikelbildning, vilket i sin tur har direkt koppling till vårt klimat. Vegetationen släpper nämligen ut gaser som i atmosfären omvandlas till partiklar.
– En dominerande del av de mindre partiklarna i atmosfären kommer omvandling av gaser i atmosfären, säger Mattias Hallquist.

Om den största delen partiklar kommer från naturliga källor, hur farliga är då de partiklarna som människan släpper ut, till exempel från trafiken? Mycket, enligt Mattias Hallquist. Partiklarna från trafiken kan innehålla mer skadliga ämnen. När det gäller klimatpåverkan så påverkar olika typer av partiklar klimatet på olika sätt.
– Partiklar från förbränning såsom från trafiken innehåller en stor del sotpartiklar, vilka kan absorbera ljus medan partiklarna från vegetationen till stor del är genomskinliga och endast reflekterar ljus. En komplikation är dock att partiklar från olika källor interagerar och bildar mycket mer komplexa blandningar med olika klimatpåverkande egenskaper.

En annan sak är hälsoaspekten.
– Trafikpartiklarna befinner sig i en miljö där flest människor vistas. Det är inte lika många som befinner sig i den norrländska granskogen, säger Hallquist.