3D-scans van reusachtige hagelstenen onthullen verrassende ontdekkingen voor betere stormvoorspellingen

3D-representatie van de drie monsters geanalyseerd door CTS. Hooiblaasjes ontstaan tijdens onweders, wanneer regendruppels in zeer koude delen van een wolk worden geduwd, waar ze bevriezen. Zodra de deeltjes zwaar genoeg zijn, trekt de zwaartekracht ze terug naar de aarde. Terwijl ze vallen, groeien ze uit tot hooiblaasjes, die letsel bij mensen kunnen veroorzaken en aanzienlijke schade aan huizen en auto’s kunnen toebrengen.

Wetenschappers bestuderen sinds de jaren zestig hoe hooiblaasjes groeien, maar dit betekende dat ze in het proces gebroken moesten worden. Om de anatomie en groei van hooiblaasjes beter te begrijpen, hebben onderzoekers in Catalonië gebruik gemaakt van computertomografie (CT) scans om de gigantische hooiblaasjes te onderzoeken die de noordoostelijke Iberische Schiereiland troffen tijdens een uitzonderlijk sterke onweersbui in de zomer van 2022. “We tonen aan dat de CT-scan techniek het mogelijk maakt om de interne structuur van de hooiblaasjes te observeren zonder de monsters te breken,” zei Carme Farnell Barqué, een onderzoeker bij de Meteorologische Dienst van Catalonië en hoofdauteur van de studie gepubliceerd in Frontiers in Environmental Science. “Dit is de eerste keer dat we een directe observatie hebben van de volledige interne structuur van hooiblaasjes, wat aanwijzingen kan geven om de voorspelling van hooiblaasjes te verbeteren.”

Stormjagers Nadat de storm Catalonië op 30 augustus 2022 trof, volgden de onderzoekers het pad van de storm met behulp van lokale getuigen en verzamelden ze hooiblaasjes van waarnemers die deze in hun vriezers hadden bewaard. Sommige stenen hadden een diameter van maar liefst 12 cm.

Terug in het laboratorium werden drie willekeurig geselecteerde hooiblaasjes gescand met behulp van apparatuur van een tandheelkundige kliniek. “We wilden een techniek gebruiken die meer informatie zou geven over de interne lagen van de hooiblaasjes, maar zonder de monsters te breken,” zei senior auteur Prof. Xavier Úbeda, een onderzoeker aan de Universiteit van Barcelona. “We hadden niet verwacht zulke duidelijke beelden te krijgen.” Door middel van CT-scans, een technologie die een roterende röntgenmachine gebruikt om 3D-beelden te creëren, leerden de onderzoekers veel over de externe en interne structuur van de hooiblaasjes. 512 beelden—bekend als ‘plakken’—van elk hooiblaasje toonden de locatie van de kern en verschillende lagen aan.

“CT-scans bieden informatie over de dichtheid, wat ons in staat stelt de verschillende lagen van de stenen te identificeren die verband houden met de groeifasen van de onweer. Ze helpen ons ook de processen te begrijpen die hebben bijgedragen aan de vorming,” legde co-auteur Prof. Javier Martin-Vide, een onderzoeker aan de Universiteit van Barcelona, uit.

Anatomie van een hooiblaasje De onderzoekers ontdekten dat de assen en vlakken aan de binnenkant onregelmatig kunnen zijn, zelfs wanneer de stenen van buitenaf eruitzien als bijna perfecte sferen. Bovendien waren de kernen van de stenen niet in de centra gelegen, vooral niet in sferische stenen. “We tonen aan dat het embryo ver van het centrum kan worden geplaatst. Dit feit impliceert dat de stenen heterogeen kunnen groeien in drie richtingen,” merkte co-auteur Dr. Tomeu Rigo Ribas op bij de Meteorologische Dienst van Catalonië.

Ze ontdekten ook dat verschillende lagen verschillende dichtheidsniveaus hadden, en twee van de monsters hadden dikkere delen, wat aangeeft dat dit de kant van de steen was die naar beneden gericht was tijdens de val. Deze inzichten in de binnenkant van hooiblaasjes keerden eerdere aannames om. “Tot nu toe werd gedacht dat zeer grote hooiblaasjes alleen onregelmatige vormen konden hebben. Echter, we hebben waargenomen dat de externe en interne vormen kunnen verschillen,” zei Farnell Barqué. “In één geval hebben we aangetoond dat het monster heterogene groei vertoonde maar een regelmatige externe vorm had. Omgekeerd vertoonden stenen met onregelmatige externe vormen homogene groei.”

Het maken van CT-scans is echter duur, en sommige van de resulterende beelden tonen afwijkingen die ze nog moeten begrijpen, aldus de onderzoekers. Aangezien in de toekomst meer grote hooiblaasjes met grotere gevolgen voor de economie en mensen worden verwacht, geloven ze dat hun werk nieuwe informatie kan bieden die kan helpen schade aan de maatschappij te beperken.