Mikrofisika Es dan Fase Campuran

Bagaimana kristal es terbentuk dan tumbuh, serta bagaimana es dan air superdingin berinteraksi untuk menghasilkan presipitasi di awan dingin.

Definition

Mikrofisika es dan fase campuran adalah studi tentang nukleasi, pertumbuhan, dan interaksi partikel es, serta koeksistensinya dengan air superdingin, di awan yang lebih dingin dari titik beku.

Scope

Mencakup mode nukleasi es, pertumbuhan kristal es melalui deposisi uap dan variasi kebiasaan kristal, proses Wegener-Bergeron-Findeisen di mana es tumbuh dengan mengorbankan tetesan superdingin, pembentukan riming, graupel, dan hujan es, agregasi menjadi kepingan salju, dan produksi es sekunder.

Core questions

• Bagaimana es menukleasi di awan, dan mengapa air superdingin tetap ada?
• Mengapa kristal es tumbuh dengan cepat ketika tetesan superdingin ada?
• Bagaimana riming dan agregasi membangun graupel, hujan es, dan kepingan salju?

Key theories

Proses Wegener-Bergeron-Findeisen

Karena tekanan uap jenuh di atas es lebih rendah daripada di atas air superdingin, kristal es tumbuh melalui deposisi uap sementara tetesan di dekatnya menguap, secara efisien menghasilkan es berukuran presipitasi.

Mechanisms

Air awan dapat tetap cair jauh di bawah titik beku karena nukleasi es memerlukan inti es atau, pada suhu yang sangat rendah, pembekuan homogen. Setelah es terbentuk, tekanan uap jenuh yang lebih rendah di atas es dibandingkan di atas air superdingin mendorong transfer uap bersih dari tetesan ke kristal, yaitu proses Wegener-Bergeron-Findeisen. Kristal mengadopsi kebiasaan yang ditentukan oleh suhu dan supersaturasi, tumbuh lebih lanjut dengan bertabrakan dan membekukan tetesan superdingin (riming) untuk membentuk graupel dan hujan es, dan beragregasi menjadi kepingan salju yang jatuh dan dapat meleleh menjadi hujan.

Clinical relevance

Proses es mendominasi presipitasi lintang tengah dan sangat memengaruhi masa hidup awan serta sifat radiatif, menjadikan mikrofisika fase campuran sebagai ketidakpastian utama dalam model cuaca dan iklim.

History

Wegener mencatat ketidakstabilan koeksistensi es dan air, dan Bergeron serta Findeisen mengembangkannya pada tahun 1930-an menjadi teori kristal es presipitasi, yang telah lama menjadi penjelasan dominan untuk hujan di lintang tengah.

Key figures

• Tor Bergeron
• Walter Findeisen
• Alfred Wegener

Seminal works

• pruppacher1997
• lamb2011

Frequently asked questions

Apa itu air superdingin?

Air superdingin adalah air cair yang tetap tidak membeku di bawah 0 derajat Celsius karena tidak memiliki inti es yang efektif; hal ini umum terjadi di awan dan merupakan inti dari presipitasi fase campuran.