ریزفیزیک یخ و فاز مختلط
چگونگی تشکیل و رشد بلورهای یخ، و چگونگی تعامل یخ و آب مایع فوق سرد برای تولید بارش در ابرهای سرد.
Definition
ریزفیزیک یخ و فاز مختلط مطالعه هستهزایی، رشد و تعامل ذرات یخ، و همزیستی آنها با آب مایع فوق سرد، در ابرهایی با دمای کمتر از نقطه انجماد است.
Scope
شامل حالتهای هستهزایی یخ، رشد بلورهای یخ از طریق رسوب بخار و تنوع اشکال بلوری، فرآیند وگنر-برگرون-فیندایزن که طی آن یخ به هزینه قطرات فوق سرد رشد میکند، تشکیل ریمینگ و گراوپل و تگرگ، تجمع به صورت دانههای برف، و تولید ثانویه یخ.
Core questions
- چگونه یخ در ابرها هستهزایی میکند، و چرا آب فوق سرد پایدار میماند؟
- چرا بلورهای یخ در حضور قطرات فوق سرد به سرعت رشد میکنند؟
- چگونه ریمینگ و تجمع، گراوپل، تگرگ و دانههای برف را میسازند؟
Key theories
- فرآیند وگنر-برگرون-فیندایزن
- از آنجا که فشار بخار اشباع روی یخ کمتر از آب فوق سرد است، بلورهای یخ از طریق رسوب بخار رشد میکنند در حالی که قطرات مجاور تبخیر میشوند و به طور کارآمد یخ با اندازه بارش تولید میکنند.
Mechanisms
آب ابرها میتواند تا دماهای بسیار پایینتر از نقطه انجماد به صورت مایع باقی بماند، زیرا هستهزایی یخ یا به هستههای یخ نیاز دارد یا در دماهای بسیار پایین، به انجماد همگن. هنگامی که یخ تشکیل میشود، فشار بخار اشباع کمتر روی یخ نسبت به آب فوق سرد، انتقال خالص بخار را از قطرات به بلورها هدایت میکند که همان فرآیند وگنر-برگرون-فیندایزن است. بلورها اشکالی را به خود میگیرند که توسط دما و فوق اشباع تعیین میشود، با برخورد و انجماد قطرات فوق سرد (ریمیینگ) بیشتر رشد میکنند تا گراوپل و تگرگ را تشکیل دهند، و به صورت دانههای برف که سقوط میکنند و ممکن است به باران ذوب شوند، تجمع مییابند.
Clinical relevance
فرآیندهای یخ بر بارش عرضهای میانی غالب هستند و به شدت بر طول عمر ابر و خواص تابشی آن تأثیر میگذارند، که ریزفیزیک فاز مختلط را به یک عدم قطعیت کلیدی در مدلهای آب و هوا و اقلیم تبدیل میکند.
History
وگنر به ناپایداری همزیستی یخ و آب اشاره کرد، و برگرون و فیندایزن در دهه ۱۹۳۰ آن را به نظریه بلور یخ بارش توسعه دادند، که مدتها توضیح غالب برای باران در عرضهای میانی بود.
Key figures
- Tor Bergeron
- Walter Findeisen
- Alfred Wegener
Related topics
Seminal works
- pruppacher1997
- lamb2011
Frequently asked questions
- آب فوق سرد چیست؟
- آب فوق سرد، آب مایعی است که به دلیل نداشتن هستههای یخ مؤثر، در دمای زیر صفر درجه سانتیگراد منجمد نمیشود؛ این پدیده در ابرها رایج است و در بارش فاز مختلط نقش محوری دارد.