एक नया अंतर्राष्ट्रीय संयुक्त अध्ययन जलवायु और वातावरण के बारे में लंबे समय से चल रही वैज्ञानिक बहस के लिए महत्वपूर्ण सबूत प्रदान करता है। चीन, संयुक्त राज्य अमेरिका और इज़राइल के वैज्ञानिकों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने पाया कि गहरे उष्णकटिबंधीय संवहनी बादलों में जल वाष्प अधिसंतृप्ति पिछले मानव अवलोकन रिकॉर्ड से कहीं अधिक है। यह खोज वैज्ञानिक समुदाय द्वारा पहले प्रस्तावित एक परिकल्पना की पुष्टि करती है, यानी, सही वायुमंडलीय स्थितियों को देखते हुए, छोटे एयरोसोल कणों में उष्णकटिबंधीय तूफान बादलों को "उत्प्रेरित" करने और बढ़ाने की क्षमता होती है।
जलवायु वैज्ञानिकों ने लंबे समय से इस बात पर बहस की है कि क्या छोटे एयरोसोल कण वास्तव में उष्णकटिबंधीय गरज वाले बादलों को अधिक शक्तिशाली बनाते हैं। गहरे संवहनी बादलों का विकास सीधे वैश्विक वर्षा, बिजली और जलवायु पैटर्न को आकार देता है, जबकि बादल की बूंदों के मूल में छोटे कण सूक्ष्म तरीकों से बादलों के भीतर भौतिक तंत्र को बदलते हैं। वैज्ञानिक समुदाय ने "संघनित एयरोसोल संवहन उत्तेजना" नामक एक सैद्धांतिक तंत्र का प्रस्ताव दिया है। इस तंत्र का मानना है कि जब बादल के अंदर जल वाष्प अत्यधिक उच्च "सुपरसेचुरेशन" स्थिति में पहुंच जाता है (अर्थात, हवा में जल वाष्प की मात्रा सामान्य संतुलन स्थिति में सामग्री से कहीं अधिक हो जाती है), एयरोसोल कणों की शुरूआत बड़ी संख्या में अतिरिक्त बादल बूंदों के उत्पादन को उत्प्रेरित करेगी, जिससे संघनन में तेजी आएगी और अधिक गुप्त गर्मी जारी होगी, जिससे अंततः संवहन बादल के अंदर अपड्राफ्ट तेजी से मजबूत होगा।
हालाँकि, इससे पहले, क्योंकि पिछले हवाई अवलोकन ज्यादातर भारी प्रदूषण और उथले गर्म बादलों वाले बादलों में केंद्रित थे, या नमूने के स्थान गहरे संवहन क्षेत्रों के नीचे थे, जहां वर्षा और बादल की बूंदें बहुत तेजी से विलीन हो जाती हैं, जो आसानी से सुपरसैचुरेशन के संचय को कमजोर कर सकती हैं, इसलिए पिछले विमान द्वारा मापा गया डेटा शायद ही कभी इस सिद्धांत का समर्थन करने के लिए आवश्यक अर्ध-स्थिर-अवस्था सुपरसैचुरेशन के उच्च स्तर को पकड़ पाता है।
इस रहस्य को सुलझाने के लिए, अनुसंधान टीम ने 2019 में फिलीपींस और आसपास के उष्णकटिबंधीय महासागरों में नासा द्वारा किए गए "बादलों, एरोसोल और मानसून प्रक्रिया प्रयोग" से विमान अवलोकन डेटा का गहन विश्लेषण किया। उन्होंने अर्ध-स्थिर राज्य सुपरसैचुरेशन प्राप्त करने के लिए मापा अपड्राफ्ट वेग और क्लाउड ड्रॉपलेट आकार वितरण का उपयोग किया। यह नवोन्मेषी दृष्टिकोण हवा में जलवाष्प पैदा करने वाली वृद्धि और जलवाष्प के बादल की बूंदों में संघनन के बीच गतिशील संतुलन को पूरी तरह से पकड़ लेता है।
नतीजे बताते हैं कि उष्णकटिबंधीय संवहनी बादलों में जो सुपरसैचुरेशन हासिल किया जा सकता है, वह पहले इसी तरह के अवलोकनों द्वारा दर्ज की गई तुलना में बहुत अधिक है। डेटा से पता चलता है कि गणना की गई अर्ध-स्थिर-अवस्था सुपरसैचुरेशन बढ़ती ऊंचाई के साथ चढ़ती है, शून्य से 5 डिग्री सेल्सियस के आसपास के क्षेत्र में लगभग 10% तक पहुंच जाती है, जहां बादल की परत अभी भी सुपरकूल पानी की बूंदों पर हावी है। ठंडे तापमान वाले क्षेत्रों में, सुपरसैचुरेशन का अनुमान लगातार बढ़ रहा है। उसी समय, टेक्सास और लुइसियाना के तटीय क्षेत्रों में "एस्केप" हवाई अवलोकन परियोजना पर एक अन्य समानांतर स्वतंत्र अध्ययन ने भी इस निष्कर्ष की पुष्टि की। इस अध्ययन में गहरे संवहनी अपड्राफ्ट में 11% तक की दुर्लभ लेकिन अत्यधिक अर्ध-स्थिर अवस्था सुपरसैचुरेशन भी पाई गई। साथ में, ये दो स्वतंत्र अध्ययन निर्णायक रूप से प्रदर्शित करते हैं कि वैज्ञानिकों द्वारा अपेक्षित बादल वातावरण में जल वाष्प अधिसंतृप्ति का अत्यधिक उच्च स्तर मौजूद है।
शोधकर्ताओं ने नोट किया कि सबसे महत्वपूर्ण सुपरसैचुरेशन तब घटित होता है जब मजबूत अपड्राफ्ट को बादल की बूंदों की कम सांद्रता के साथ जोड़ा जाता है। एक बार जब बादल की बूंदों की सघनता बढ़ जाती है, तो बादल की बूंदों का कुल सतह क्षेत्र विस्तारित हो जाएगा, जिससे त्वरित संघनन के माध्यम से सुपरसंतृप्ति कम हो जाएगी, जो पूरी तरह से भौतिकी के नियमों के अनुरूप है।
हालाँकि इन अवलोकनों को अभी तक सीधे तौर पर अनुमान नहीं लगाया जा सकता है और साबित नहीं किया जा सकता है कि एरोसोल इन बादलों को बढ़ाते हैं, वे एक अत्यंत महत्वपूर्ण आधारशिला स्थापित करते हैं: संघनित एरोसोल उत्तेजना के लिए आवश्यक "वायुमंडलीय ईंधन" वास्तविक उष्णकटिबंधीय संवहनी बादलों में मौजूद होता है। ऐसे उच्च सुपरसैचुरेशन वातावरण में, यदि बारीक या अल्ट्राफाइन एयरोसोल कण जोड़े जाते हैं, तो वे आसानी से नए बादल की बूंदों में संघनित हो जाएंगे और अतिरिक्त गुप्त गर्मी छोड़ेंगे। पिछले अध्ययन मुख्य रूप से इस तंत्र की खोज करने में विफल रहे क्योंकि उन्हें सही लक्ष्य नहीं मिला। यदि हम वास्तव में इस तंत्र के रहस्य को उजागर करना चाहते हैं, तो भविष्य के वैज्ञानिक अन्वेषण को गहरे और स्वच्छ समुद्री संवहनी बादलों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए, और बाद के विमानन मिशनों में स्वच्छ और प्रदूषित वातावरण में उष्णकटिबंधीय संवहनी बादलों के बीच अंतर की तुलना करनी चाहिए, ताकि अंततः भारी बारिश, बिजली और वैश्विक जलवायु पूर्वानुमानों पर एयरोसोल के प्रभाव की मानव जाति की भौतिक समझ में सुधार हो सके।