Снежинки кружатся в турбулентном воздухе, падая сквозь луч лазерного света.

Трасса осадков сложна, но важна не только для лыжников, оценивающих потенциальный снег во время отпуска в Альпах, или для школьников, надеющихся на снежный день. Определение того, как быстро падает снежинка, имеет решающее значение для прогнозирования погодных условий и измерения изменения климата.

в Физика жидкостиИсследователи из Университета Юты сообщают об ускорении снежинок в атмосферной турбулентности. Они обнаружили, что независимо от типа турбулентности или снежинки ускорение подчиняется универсальной статистической закономерности, которую можно описать как экспоненциальное распределение.

«Даже в тропиках осадки часто начинают свою жизнь в виде снега», — сказал автор Тимоти Гарретт. «То, как быстро выпадают осадки, сильно влияет на продолжительность жизни и траекторию штормов, а также на степень облачности, которая может усилить или ослабить изменение климата. Даже небольшие корректировки в модели, представляющей, как быстро падает снежинка, могут оказать важное влияние как на прогнозирование штормов, так и на то, как прогнозируется, что быстро упадет снежинка. Климат. Потепление до определенного уровня повышенных концентраций парниковых газов».

Находясь на горнолыжном курорте недалеко от Солт-Лейк-Сити, команда столкнулась с беспрецедентным количеством снега высотой 900 дюймов. В то же время они фотографировали снегопад и измеряли атмосферную турбулентность. Используя изобретенное ими устройство, использующее луч лазерного света, они собрали информацию о массе, размере и плотности снежинки.

«В целом, как и ожидалось, мы обнаруживаем, что «пушистые» снежинки с низкой плотностью наиболее чувствительны к окружающим турбулентным водоворотам», — сказал Гарретт.

Несмотря на сложность системы, команда обнаружила, что ускорение снежинки подчиняется экспоненциальному частотному распределению со значением, равным трем половинам. Анализируя свои данные, они также обнаружили, что колебания в распределении частот конечных скоростей следуют той же схеме.

«Снежинки сложны, а турбулентность нерегулярна. Простота проблемы на самом деле весьма загадочна, особенно учитывая, что существует соответствие между изменением конечных скоростей — чем-то, по-видимому, независимым от турбулентности — и ускорением снежинок, поскольку они локально неспокойно, — сказал Гаррет.

Поскольку размер определяет конечную скорость, вероятное объяснение состоит в том, что турбулентность в облаках, влияющая на размер снежинок, связана с турбулентностью, измеренной на земле. Однако фактор трех половин остается загадкой.

Этой зимой исследователи вернутся к своему эксперименту, используя брызги капель масла, чтобы поближе изучить турбулентность и ее влияние на снежинки.