Pluie chaude et collision-coalescence
Comment la pluie se forme dans les nuages plus chauds que le point de congélation par la collision et la fusion des gouttelettes liquides.
Definition
Le processus de pluie chaude est la formation de précipitations dans les nuages au-dessus du niveau de congélation par la collision gravitationnelle et la coalescence des gouttelettes d'eau liquide en gouttes de pluie.
Scope
Aborde les limites de la croissance par condensation, les vitesses de chute terminales des gouttelettes, l'efficacité de collision et l'efficacité de coalescence, les équations de collecte continue et stochastique, l'élargissement des distributions de taille des gouttelettes, et les conditions dans lesquelles les nuages chauds produisent de la pluie.
Core questions
- Pourquoi la condensation seule est-elle trop lente pour produire des gouttes de pluie ?
- Comment les différences de vitesse de chute permettent-elles aux gouttelettes plus grandes de collecter les plus petites ?
- Qu'est-ce qui détermine si un nuage chaud produira de la pluie ?
Key theories
- Croissance par collision-coalescence
- Les gouttelettes plus grandes tombent plus vite et capturent les plus petites, grandissant par collecte à un rythme qui s'accélère avec la taille et expliquant le passage rapide des gouttelettes nuageuses aux gouttes de pluie.
Mechanisms
La croissance par condensation réduit le spectre des gouttelettes et stagne aux tailles de bruine, car le taux diminue à mesure que les gouttelettes grossissent. La précipitation nécessite la collecte : les gouttelettes plus grandes, dotées de vitesses de chute terminales plus élevées, dépassent et entrent en collision avec des gouttelettes plus petites, et une fraction des collisions entraîne une coalescence. Le processus de collecte est auto-accélérateur ; ainsi, une fois que certaines gouttelettes atteignent une taille critique de quelques dizaines de micromètres, elles se transforment rapidement en gouttes de pluie. Les variations stochastiques dans la collecte contribuent à élargir le spectre et à déclencher ce processus.
Clinical relevance
La physique de la pluie chaude régit les précipitations provenant des nuages tropicaux et maritimes et est essentielle pour évaluer la susceptibilité des nuages à la pollution par les aérosols et à l'ensemencement des nuages chauds.
History
La reconnaissance que la collision et la coalescence, plutôt que la condensation, produisent de la pluie dans les nuages chauds s'est développée au milieu du XXe siècle, le cadre de collecte stochastique affinant les modèles de croissance continue antérieurs.
Key figures
- Roddy Rogers
- Hans Pruppacher
Related topics
Seminal works
- rogers1989
- pruppacher1997
Frequently asked questions
- Pourquoi la condensation seule ne peut-elle pas produire de pluie ?
- La croissance par condensation ralentit à mesure que les gouttelettes grossissent et prendrait beaucoup trop de temps pour atteindre la taille d'une goutte de pluie ; la collision et la coalescence fournissent la croissance beaucoup plus rapide nécessaire pour produire de la pluie.