Física de Nubes y Precipitación
Los procesos microfísicos por los cuales el vapor de agua forma gotitas de nubes y cristales de hielo y crece hasta convertirse en lluvia, nieve y granizo.
Definition
La física de nubes y precipitación es el estudio de la formación, el crecimiento y la caída de hidrometeoros líquidos y de hielo en la atmósfera a la escala de partículas individuales.
Scope
Esta área abarca la nucleación de gotitas de nubes en partículas de aerosol, el crecimiento de las gotitas por condensación y por colisión y coalescencia, la formación y el crecimiento de cristales de hielo, los procesos de fase mixta que incluyen el engelamiento y la agregación, el papel de la condensación de nubes y los núcleos de hielo, y la transición de partículas de nubes a precipitación.
Sub-topics
Core questions
- ¿Cómo se forman las gotitas de nubes en las partículas de aerosol?
- ¿Mediante qué procesos las gotitas y los cristales crecen lo suficiente como para caer como precipitación?
- ¿Cómo coexisten e interactúan el hielo y el líquido en las nubes de fase mixta?
Key theories
- Teoría de Kohler de la activación de gotitas
- Combinando los efectos de curvatura (Kelvin) y soluto (Raoult), la teoría de Kohler predice la sobresaturación crítica a la cual una partícula de neblina se activa en una gotita de nube en crecimiento.
- Colisión-coalescencia y el proceso de Bergeron
- La precipitación se forma ya sea por la colisión y fusión de gotitas más grandes en nubes cálidas o por el crecimiento de cristales de hielo a expensas de gotitas subenfriadas en nubes frías.
Mechanisms
El vapor de agua se condensa en los núcleos de condensación de nubes una vez que la sobresaturación excede el valor crítico dado por la teoría de Kohler, produciendo una población de pequeñas gotitas. Estas crecen primero por difusión de vapor y luego, más rápidamente, por colisión gravitacional y coalescencia. En nubes más frías, los cristales de hielo se nuclean en núcleos de hielo o por congelación de gotitas y crecen por deposición de vapor en presencia de agua subenfriada (el proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen), por engelamiento y por agregación, formando finalmente nieve, graupel o granizo.
Clinical relevance
La microfísica de las nubes rige la eficiencia de la precipitación, las propiedades radiativas de las nubes y las interacciones aerosol-nube, lo que la hace central para la predicción del tiempo, las estimaciones de sensibilidad climática y las evaluaciones de la siembra de nubes.
History
La teoría de los cristales de hielo de la precipitación fue propuesta por Wegener y desarrollada por Bergeron y Findeisen en la década de 1930, mientras que la teoría de Kohler de 1936 explicó la activación de las gotitas. El campo fue sintetizado en la monografía exhaustiva de Pruppacher y Klett, una referencia estándar desde la década de 1970.
Key figures
- Tor Bergeron
- Hilding Kohler
- Hans Pruppacher
Related topics
Seminal works
- pruppacher1997
- rogers1989
Frequently asked questions
- ¿Por qué la mayoría de las gotas de lluvia en latitudes medias comienzan como hielo?
- En las nubes frías, el proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen permite que los cristales de hielo crezcan rápidamente a expensas de las gotitas subenfriadas; los cristales caen, se derriten y llegan al suelo como lluvia.