Ontdekking van de bevriezingsstappen van waterdruppels verbindt atmosferische wetenschap en klimaatoplossingen
Onderzoek naar de bevriezing van waterdruppels in de lucht
Een studie van de Universiteit van Hawaï op Mānoa over de bevriezing van waterdruppels die in de lucht zweven, werpt licht op een essentieel proces in de watercyclus van de aarde: de transformatie van supergekoeld water naar ijs.
Voer de studie uit met behulp van een innovatieve cryogeen gekoelde ultrasone levitatiekamer, waarbij moleculaire veranderingen in real-time tijdens het bevriezingsproces worden vastgelegd. Deze opstelling simuleert de omstandigheden in de aardatmosfeer en stelt onderzoekers in staat om te observeren hoe waterdruppels bij subzero-temperaturen overgaan naar ijs. Dit biedt waardevolle inzichten in de vorming van wolken en neerslag.
Dit onderzoek maakt deel uit van een bredere inspanning van onderzoekers van UH Mānoa en hun medewerkers om klimaatuitdagingen aan te pakken via een project dat gericht is op de ontwikkeling van duurzame koeltechnologieën. “Door de mechanismen van de bevriezing van supergekoeld water te onthullen, openen we wegen naar innovaties in de chemie bij lage temperaturen en klimaatvriendelijke koelingstechnologieën,” aldus Ralf I. Kaiser, professor aan de afdeling Chemie van UH Mānoa. “Dit onderzoek is van bijzonder belang voor Hawaï, waar duurzame koeloplossingen cruciaal zijn voor het aanpakken van de unieke milieu- en energie-uitdagingen van de regio.”
De onderzoeksresultaten werden gepubliceerd in de Proceedings of the National Academy of Sciences op 3 februari.
Door atmosferische omstandigheden, waaronder druk- en temperatuurvariaties, na te bootsen, opent de studie ook de deur voor toekomstige experimenten met chemisch reactieve sporen gassen. Dit bevordert ons begrip van ijnucleatie, het proces waarbij ijs begint te vormen, te beginnen met kleine ijskristallen die zich ontwikkelen in supergekoeld water onder realistische scenario’s.
Het begrijpen van de moleculaire interacties die de ijsvorming aandrijven, kan helpen om modellen van wolkendynamiek en neerslagpatronen te verfijnen. Beide spelen cruciale rollen bij het voorspellen van weers- en klimaatveranderingen.
Het koelmiddelproject richt zich op het verminderen van schadelijke emissies van verwarmings- en koelsystemen, een belangrijke bijdrage aan de wereldwijde broeikasgassen. Door bevindingen uit studies zoals het waterdruppelonderzoek te integreren, kunnen wetenschappers beter voorspellen hoe nieuwe koelmiddelen interageren met atmosferische ijspartikels, wat uiteindelijk leidt tot klimaatvriendelijke innovaties.
Nu de wereldwijde temperaturen stijgen en de vraag naar koeling toeneemt, benadrukken deze onderzoeksinspanningen de noodzaak van interdisciplinaire benaderingen om de milieu-impact te verminderen, terwijl de wetenschappelijke kennis van de complexe systemen van de aarde wordt bevorderd.
