Microfísica del hielo y de fase mixta
Cómo se forman y crecen los cristales de hielo, y cómo el hielo y el agua líquida subenfriada interactúan para producir precipitación en nubes frías.
Definition
La microfísica del hielo y de fase mixta es el estudio de la nucleación, el crecimiento y la interacción de las partículas de hielo, y su coexistencia con el agua líquida subenfriada, en nubes más frías que el punto de congelación.
Scope
Cubre los modos de nucleación del hielo, el crecimiento de los cristales de hielo por deposición de vapor y la variedad de hábitos cristalinos, el proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen por el cual el hielo crece a expensas de las gotas subenfriadas, la formación de cencellada y granizo, la agregación en copos de nieve y la producción secundaria de hielo.
Core questions
- ¿Cómo se nuclea el hielo en las nubes y por qué persiste el agua subenfriada?
- ¿Por qué los cristales de hielo crecen rápidamente cuando hay gotas subenfriadas presentes?
- ¿Cómo la cencellada y la agregación forman el granizo y los copos de nieve?
Key theories
- Proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen
- Debido a que la presión de vapor de saturación sobre el hielo es menor que sobre el agua subenfriada, los cristales de hielo crecen por deposición de vapor mientras las gotas cercanas se evaporan, produciendo eficientemente hielo del tamaño de la precipitación.
Mechanisms
El agua de las nubes puede permanecer líquida muy por debajo del punto de congelación porque la nucleación del hielo requiere núcleos de hielo o, a temperaturas muy bajas, congelación homogénea. Una vez que se forma el hielo, la menor presión de vapor de saturación sobre el hielo que sobre el agua subenfriada impulsa la transferencia neta de vapor de las gotas a los cristales, el proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen. Los cristales adoptan hábitos establecidos por la temperatura y la sobresaturación, crecen aún más al chocar y congelar gotas subenfriadas (cencellada) para formar granizo, y se agregan en copos de nieve que caen y pueden derretirse en lluvia.
Clinical relevance
Los procesos del hielo dominan la precipitación en latitudes medias e influyen fuertemente en la vida útil de las nubes y en sus propiedades radiativas, lo que convierte a la microfísica de fase mixta en una incertidumbre clave en los modelos meteorológicos y climáticos.
History
Wegener señaló la inestabilidad de la coexistencia de hielo y agua, y Bergeron y Findeisen la desarrollaron en la década de 1930 en la teoría de la precipitación por cristales de hielo, que fue durante mucho tiempo la explicación predominante de la lluvia en latitudes medias.
Key figures
- Tor Bergeron
- Walter Findeisen
- Alfred Wegener
Related topics
Seminal works
- pruppacher1997
- lamb2011
Frequently asked questions
- ¿Qué es el agua subenfriada?
- El agua subenfriada es agua líquida que permanece sin congelar por debajo de los 0 grados Celsius porque carece de núcleos de hielo efectivos; es común en las nubes y fundamental para la precipitación de fase mixta.