Earle Williams: Lightning’s Response to Thermodynamics and Aerosols on Different Time Scales (angol nyelvű előadás / The language of the talk is English)

Earle Williams Massachusetts Institute of Technology, Cambridge, MA

2023. november 6. (hétfő) 16:00 / 6 November (Monday), 2023, 16:00 CET
Helyszín: Budapest, ELTE Lágymányosi Campus, Északi Tömb, 0.81 Ortvay terem /
Place: 0.81 Ortvay lecture room in the North Block at the Lágymányosi Campus of the Eötvös Loránd University, Budapest

ZOOM: https://us06web.zoom.us/j/82954071588?pwd=93Ra4QVdS2GOyPjpHpS7Qv9xiCLe2D.1
Meeting ID: 829 5407 1588
Passcode: 772760

Lightning’s Response to Thermodynamics and Aerosols on Different Time Scales

The responsiveness of lightning to thermodynamic factors and to aerosol (specifically, cloud condensation nuclei, CCN) is now reasonably well established, but now with aerosol a stronger competitor than ever before. The more challenging issue at present is the disentanglement of these two factors in the dramatic land/ocean lightning contrast in the present climate and the longer-term response of lightning to climate change involving both thermodynamic and aerosol contributions. Earlier estimates of lightning response to temperature on natural time scales (e.g., diurnal, intra-seasonal/cold air outbreaks, semiannual, annual, ENSO) are re-examined relative to the Clausius-Clapeyron sensitivity (~7%/^oC) and with an aim to identifying possible aerosol contributions. Multiple thermodynamic factors (Clausius-Clapeyron, CAPE, dew point depression (cloud base height)) are examined against aerosol evidence for the land/ocean contrast. The most conspicuous impacts of CCN on lightning have been found in less polluted backgrounds (ocean ship tracks, urban effects in the Green Ocean of the Amazon, the COVID pandemic impact), and where physical contrasts in aerosol type (sea salt over ocean) have been shown to inhibit lightning activity. Both thermodynamic and aerosol effects are needed to account for the differing contributions of South America and Africa to the two global electrical circuits of atmospheric electricity. In the midst of sustained global warming in recent years, some evidence for a slowdown in global lightning has appeared. Here again, both thermodynamic effects (a La Nina condition) and aerosol effects (the COVID pandemic) may be at play and will be discussed. The totality of evidence now available suggests that greater global lightning is expected in a warmer world, unless major reductions in aerosol occur to compensate. Suitable observations are sought to check this expectation.

A villámaktivitás változásai termodinamikai kényszerekre és aeroszol hatásra különböző időskálákon

A villámaktivitás ‘reagálása’ termodinamikai változásokra és különös érzékenységgel a felhőelem magok (cloud condensation nuclei, CCN) tulajdonságainak a megváltozására napjainkra nagy vonalakban ismertnek mondható. Kihívást jelent ugyanakkor e két faktor hatásának az elkülönítése akár a szárazföldek és az óceánok között megjelenő és a villámaktivitás tekintetében drámai kontraszt megértésében, akár a villámaktivitás éghajlatváltozás miatt bekövetkező megváltozásának vonatkozásában. Mindkét típusú ható megfelelő figyelembevétele szükséges ahhoz, hogy Afrika és Dél-Amerika különböző hozzájárulását a globális elektromos áramkörben és általában a légköri elektromosság vonatkozásában értelmezni tudjuk. Az előadásban felülvizsgáljuk a villámaktivitás hőmérsékletváltozásra adott válaszát napi, szezonális, féléves, éves, illetve ENSO időskálán, valamint északi hideg légtömegek betörései esetében a Clausius-Clapeyron érzékenységhez (~7%/^oC) viszonyítva. Ennek célja, hogy az aeroszolok szerepét világosabban lássuk. Kifejezetten a szárazföld-óceán ellentét vonatkozásában vesszük számba a releváns termodinamikai hatóknak (pl. Clausius-Clapeyron, CAPE, felhőalap magasság) betudható változásokat az aeroszol eredetűekkel szemben. A CCN villámaktivitást befolyásoló hatása legfeltűnőbben kisebb háttérszennyezettség mellett jelentkezett (óceáni hajózási útvonalak, az Amazon medencéje, COVID pandémia alatti alacsonyabb kibocsátás), illetve ahol bizonyítottan az aeroszol típusa (sós vizek feletti sókristályok) miatt a villámaktivitás eleve alacsonyabb volt. Az előadás tárgyalja a termodinamikai (La Nina időszak) és aeroszol (COVID eredetű) hatások szerepét abban a megfigyelésben is, hogy miközben az utóbbi években nyilvánvaló jelek mutatják, hogy az éghajlat folyamatosan változik, a globális villámaktivitás változása lelassulni látszik. Az elérhető bizonyítékok összessége azt sugallja, hogy egy melegebb világban nagyobb villámaktivitás várható, hacsak az aeroszolok elnyomó hatása nem kompenzálja ezt túl. Alkalmas megfigyelések segíthetnek ellenőrizni e várakozások helyességét.

(Illusztráció forrása: https://scitechdaily.com/scientists-discover-how-aerosols-from-pollution-desert-storms-and-forest-fires-can-intensify-thunderstorms/?utm_content=cmp-true )