美國的研究人員最近發佈了一個新型對流雲室，旨在解開大氣科學中一些持久的謎團。這個由布魯克海文國家實驗室（BNL）的科學家和工程師創建的雲室，名為「雲在盒子裡」，是一個可自定義的 35 立方英尺（約 1 立方米）結構，內部配有精密的加熱和冷卻面板，能夠在嚴格控制的環境下創造和研究雲。
在實驗室的首次測試中，團隊調整了室內的溫度和濕度以觸發對流。隨後，他們向雲室內注入了如鹽等氣溶膠顆粒，以促進雲的形成，並用一束綠色激光光束觀察其過程。BNL的大氣化學家阿瑟·塞德拉切克（Arthur Sedlacek）表示：「我們見證了一朵雲的誕生，那一刻充滿了興奮、快樂和松了一口氣的感覺。」
雲在調節地球氣候和天氣方面扮演著至關重要的角色。它們控制著到達地球表面的能量量以及逃逸回太空的能量量，並且影響水循環和風暴形成。然而，雲的微物理學仍然是氣象和氣候模型中最大的未知數之一。塞德拉切克指出：「我們社區中一個長期未解的問題是：為什麼一些雲會降水，而另一些卻不會？」
新雲室將幫助團隊在控制條件下收集大量數據。該系統通過將來自加熱水基板的暖濕空氣與從冷卻頂部面板下降的寒冷、富含水分的空氣混合，生成雲。這種混合創造了形成水滴所需的過飽和環境。同時，科學家會加入氣溶膠顆粒作為雲的種子，水蒸氣將在這些顆粒上凝結，形成水滴，這些水滴會通過額外的凝結和碰撞而增長。
塞德拉切克表示，雲的形成需要相對濕度大於 100% 的環境，我們稱之為過飽和。這樣的過飽和環境在雲室中通過混合暖濕空氣與冷濕空氣來實現。
BNL的大氣科學家范洋（Fan Yang）指出，這個雲室的一個關鍵優勢是能夠在穩定狀態下維持湍流雲數小時，這使得能夠重複測量雲的性質，從而提高統計的穩健性。該結構由單獨的加熱和冷卻側面板組成，這些面板可以重新排列，允許研究人員構建不同的內部流動結構，模擬各種大氣層中的條件。
同時，團隊正在開發非侵入式成像技術。塞德拉切克表示：「我們希望能夠檢測氣溶膠轉變為雲水滴和毛毛雨的過程，而不需要將儀器放入雲室內，從而不干擾氣流。為了實現這個目標，我們將使用光。」
團隊計劃使用螢光染料標記氣溶膠顆粒，並觀察它們在激光照射下的激活情況。一個厘米級的激光雷達系統將用來製作雲結構的地圖，同時正在設計一種新型的太赫茲雷達，以檢測毛毛雨的最早跡象並測量水滴下落的速度。
雲室的模塊化設計允許垂直擴展，創造出更大的空間以便於持久的雲和高級降雨研究。其潛在用途包括評估天氣對能源和通信基礎設施的影響，以及追踪生物氣溶膠如花粉和病原體的傳輸。塞德拉切克在新聞發佈中強調：「我們在這個雲室內創造的環境開啟了其他應用的可能性。我們非常期待布魯克海文實驗室這一全新能力所帶來的創新思路。」
