Física de Nuvens e Precipitação
Os processos microfísicos pelos quais o vapor de água forma gotículas de nuvem e cristais de gelo e cresce para se tornar chuva, neve e granizo.
Definition
A física de nuvens e precipitação é o estudo da formação, crescimento e queda de hidrometeoros líquidos e de gelo na atmosfera na escala de partículas individuais.
Scope
Esta área abrange a nucleação de gotículas de nuvem em partículas de aerossol, o crescimento de gotículas por condensação e por colisão e coalescência, a formação e o crescimento de cristais de gelo, processos de fase mista incluindo o congelamento e a agregação, o papel da condensação de nuvens e dos núcleos de gelo, e a transição de partículas de nuvem para precipitação.
Sub-topics
Core questions
- Como as gotículas de nuvem se formam em partículas de aerossol?
- Por quais processos as gotículas e os cristais crescem o suficiente para cair como precipitação?
- Como o gelo e o líquido coexistem e interagem em nuvens de fase mista?
Key theories
- Teoria de Kohler da ativação de gotículas
- Combinando os efeitos de curvatura (Kelvin) e soluto (Raoult), a teoria de Kohler prevê a supersaturação crítica na qual uma partícula de névoa se ativa em uma gotícula de nuvem em crescimento.
- Colisão-coalescência e o processo de Bergeron
- A precipitação forma-se quer por gotículas maiores que colidem e se fundem em nuvens quentes, quer por cristais de gelo que crescem à custa de gotículas super-resfriadas em nuvens frias.
Mechanisms
O vapor de água condensa-se em núcleos de condensação de nuvens assim que a supersaturação excede o valor crítico dado pela teoria de Kohler, produzindo uma população de pequenas gotículas. Estas crescem primeiro por difusão de vapor e depois, mais rapidamente, por colisão gravitacional e coalescência. Em nuvens mais frias, os cristais de gelo nucleiam em núcleos de gelo ou pelo congelamento de gotículas e crescem por deposição de vapor na presença de água super-resfriada (o processo de Wegener-Bergeron-Findeisen), por congelamento e por agregação, formando eventualmente neve, graupel ou granizo.
Clinical relevance
A microfísica de nuvens governa a eficiência da precipitação, as propriedades radiativas das nuvens e as interações aerossol-nuvem, tornando-a central para a previsão do tempo, estimativas de sensibilidade climática e avaliações de semeadura de nuvens.
History
A teoria dos cristais de gelo para a precipitação foi proposta por Wegener e desenvolvida por Bergeron e Findeisen na década de 1930, enquanto a teoria de Kohler de 1936 explicou a ativação das gotículas. O campo foi sintetizado na monografia abrangente de Pruppacher e Klett, uma referência padrão desde a década de 1970.
Key figures
- Tor Bergeron
- Hilding Kohler
- Hans Pruppacher
Related topics
Seminal works
- pruppacher1997
- rogers1989
Frequently asked questions
- Por que a maioria das gotas de chuva em latitudes médias começa como gelo?
- Em nuvens frias, o processo de Wegener-Bergeron-Findeisen permite que os cristais de gelo cresçam rapidamente à custa de gotículas super-resfriadas; os cristais caem, derretem e atingem o solo como chuva.