מדעני המכון יצרו מודל לבחינת יחסי גומלין בין גורמים אקלימיים, המבוסס על נוסחאות המתארות יחסים בין טורפים לנטרפים S
מה הקשר בין גוש עננים רך ואוורירי לבין עדר צבאים? נוסחה מתמטית שמתארת את הדינאמיקה של אוכלוסיות בעלי חיים – כמו צבאים וחיות הטרף הניזונות מהם – הוסבה, באחרונה, למודל המתאר יחסי הגומלין בין מערכות עננים, גשם וחלקיקים צפים באטמוספרה הקרויים אירוסולים. מודל זה עשוי לסייע, בין היתר, בהבנת האופן בו אירוסולים מעשי ידי אדם משפיעים על דפוסי הגשם.
לעננים נודעת תרומה משמעותית למערכת האקלים, ובמיוחד לענני סטראטו-קומולוס ימיים, אשר מכסים אזורים נרחבים מעל אוקיאנוסים סובטרופיים, מקררים את האטמוספרה באמצעות החזרת חלק מקרינת השמש לחלל. ד”ר אילן קורן מהמחלקה למדעי הסביבה וחקר האנרגיה שבפקולטה לכימיה במכון ויצמן למדע וד”ר גרהם פיינגולד ממעבדת NOAA לחקר כדור הארץ בקולורדו, מצאו כי נוסחאות המשמשות במודלים של מעגלי טורף-נטרף בעולם החי מתאימות גם למעגלי ענן-גשם: ממש כמו אוכלוסיות טורפים ונטרפים אשר גדלות ומתכווצות זו על חשבון זו, כך גם הגשם מרוקן את העננים, ואלה חוזרים ומתמלאים כאשר הגשם נגמר. בנוסף, בדומה לאופן בו זמינות הדשא משפיעה על גודל העדר, כך גם זמינותם היחסית של אירוסולים – ה”זרעים” שיוצרים את העננים כשטיפות מים מתעבות סביבם – משפיעה על צורות העננים. אספקה גדולה יותר של חלקיקים באוויר גורמת לייצור טיפות רבות יותר, אבל טיפות אלה קטנות יותר, ולכן הן נשארות בגובה רב כעננים, במקום לרדת כגשם.
במחקרם הקודם התבוננו ד”ר פיינגולד וד”ר קורן מקרוב במערכות סטראטו-קומולוס ימיות, וגילו תנודות בתאי עננים בעלי זרימת אוויר אנכי. במחקר הנוכחי חזרו המדענים לנתונים שנאספו, והביטו בהם ב”מבט על”, במטרה לנסות לבדוק אם נוסחה כללית תוכל לחשוף משהו על המערכות האלה. באמצעות שלוש נוסחאות בלבד הם פיתחו מודל שמראה כי הדינאמיקה של עננים וגשם מחקה שלושה דפוסי יחסים ידועים בין טורפים לנטרפים ידועים. כמו אריות וצבאים, העננים והגשם יכולים להתנדנד באופן מתוזמן, כאשר מעגל הגשם ה”טורף” עוקב אחר התפתחות העננים ומפגר אחריו במעט. אפשרות אחרת היא הגעה למעין מצב שיווי משקל, שבו קצב התחדשות העננים זהה לקצב בו הגשם מקטין אותם. אפשרות שלישית היא תוהו ובוהו – הקריסה המתחוללת כאשר אוכלוסיית הטורפים “עולה על גדותיה”, המקבילה למצב בו גשם חזק הורס את מערכת העננים.
על פי המודל, שינוי בכמויות האירוסולים במערכת עלול לגרום למעברים חדים בין שלושת המצבים. המודל מראה כי קיימים שני תסריטים להיווצרות תנאים לדפוסים יציבים, וכי הם מצויים משני קצוות הסקאלה של כמות האירוסולים. בתסריט הראשון, רמות אירוסולים נמוכות מובילות ליצירת עננים שהתפתחותם תלויה במידה משמעותית בריכוזי האירוסולים. בתסריט השני, רמות גבוהות של אירוסולים יוצרות מצב רוויה. במצב זה, העננים תלויים בתנאים הסביבתיים הראשוניים בלבד.
“השימוש בגישה המערכתית הזו”, אומר ד”ר קורן, “עשוי לפתוח צוהר חדש דרכו נוכל לראות ולהבין טוב יותר את היחסים המורכבים בין עננים, גשם ואירוסולים בעת היווצרות המערכות. היכולת להתבונן על התמונה הגדולה תסייע לנו להבין כיצד השינוי בריכוזי האירוסולים – שנוצרים בעקבות פעילות אנושית – מחוללים שינויים בדפוסי האקלים”.
