Lluvia cálida y colisión-coalescencia

Cómo se forma la lluvia en nubes más cálidas que el punto de congelación mediante la colisión y fusión de gotas líquidas.

Definition

El proceso de lluvia cálida es la formación de precipitación en nubes por encima del nivel de congelación mediante la colisión gravitacional y la coalescencia de gotas de agua líquida en gotas de lluvia.

Scope

Cubre los límites del crecimiento por condensación, las velocidades de caída terminal de las gotas, la eficiencia de colisión y la eficiencia de coalescencia, las ecuaciones de recolección continua y estocástica, el ensanchamiento de las distribuciones del tamaño de las gotas y las condiciones bajo las cuales las nubes cálidas producen lluvia.

Core questions

• ¿Por qué la condensación por sí sola es demasiado lenta para producir gotas de lluvia?
• ¿Cómo permiten las diferencias en la velocidad de caída que las gotas más grandes recolecten las más pequeñas?
• ¿Qué determina si una nube cálida producirá lluvia?

Key theories

Crecimiento por colisión-coalescencia

Las gotas más grandes caen más rápido y arrastran a las más pequeñas, creciendo por recolección a una tasa que se acelera con el tamaño y explica el rápido salto de las gotas de nube a las gotas de lluvia.

Mechanisms

El crecimiento por condensación estrecha el espectro de gotas y se estanca en tamaños de llovizna porque la tasa disminuye a medida que las gotas se agrandan. La precipitación requiere recolección: las gotas más grandes con velocidades terminales más altas alcanzan y colisionan con gotas más pequeñas, y una fracción de las colisiones resulta en coalescencia. El proceso de recolección se autoacelera, por lo que una vez que algunas gotas alcanzan un tamaño crítico de unas pocas decenas de micrómetros, crecen rápidamente hasta convertirse en gotas de lluvia. Las variaciones estocásticas en la recolección ayudan a ampliar el espectro y a desencadenar este inicio.

Clinical relevance

La física de la lluvia cálida rige la precipitación de las nubes tropicales y marítimas y es fundamental para evaluar la susceptibilidad de las nubes a la contaminación por aerosoles y a la siembra de nubes cálidas.

History

El reconocimiento de que la colisión y la coalescencia, en lugar de la condensación, producen lluvia en las nubes cálidas se desarrolló a mediados del siglo XX, con el marco de recolección estocástica refinando los modelos anteriores de crecimiento continuo.

Key figures

• Roddy Rogers
• Hans Pruppacher

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

¿Por qué la condensación por sí sola no puede producir lluvia?

El crecimiento por condensación se ralentiza a medida que las gotas se agrandan y tardaría demasiado en alcanzar el tamaño de una gota de lluvia; la colisión y la coalescencia proporcionan el crecimiento mucho más rápido necesario para producir lluvia.