Nuvens e Precipitação

As nuvens são a assinatura visível do ar ascendente e em arrefecimento, e o drama microscópico das gotículas e cristais de gelo que crescem dentro delas determina se elas apenas flutuam ou libertam a sua água como chuva, neve ou granizo.

Definition

Nuvens são suspensões visíveis de gotículas de água ou cristais de gelo formadas quando o ar húmido é arrefecido até à saturação, e precipitação é a água que cai delas assim que as partículas crescem e se tornam pesadas o suficiente para superar as correntes ascendentes.

Scope

Este tópico abrange a formação e classificação das nuvens, a nucleação de gotículas e cristais de gelo em aerossóis, e os processos microfísicos, incluindo a colisão-coalescência e o processo de gelo de Bergeron-Findeisen, pelos quais as partículas das nuvens crescem e se transformam em precipitação.

Core questions

• Como e em que partículas se formam as gotículas de nuvem e os cristais de gelo?
• Como as nuvens são classificadas por altitude e forma?
• Como as pequenas gotículas de nuvem crescem e se transformam em gotas de chuva?
• Que papel os processos de gelo desempenham na produção de precipitação?

Key theories

Processo de colisão-coalescência (chuva quente)

Em nuvens mais quentes que o ponto de congelamento, as gotículas maiores caem mais rapidamente, colidem e absorvem as menores, e crescem por coalescência até serem pesadas o suficiente para cair como chuva.

Processo de gelo de Bergeron-Findeisen

Em nuvens de fase mista, a menor pressão de vapor de saturação sobre o gelo faz com que os cristais de gelo cresçam à custa das gotículas super-arrefecidas, um caminho eficiente que produz grande parte da precipitação da Terra fora dos trópicos.

Mechanisms

As nuvens formam-se quando o ar ascendente e em arrefecimento satura e o vapor de água condensa em núcleos de condensação de nuvens para formar gotículas, ou deposita em núcleos de gelo para formar cristais. Estas partículas são demasiado pequenas para cair, pelo que o crescimento deve ocorrer: em nuvens quentes por colisão e coalescência de gotículas, e em nuvens frias ou de fase mista pelo processo de Bergeron-Findeisen, no qual os cristais de gelo crescem rapidamente enquanto as gotículas super-arrefecidas evaporam. Uma vez que as partículas são grandes o suficiente para superar a corrente ascendente, elas caem como chuva, neve, granizo ou saraiva.

Clinical relevance

A compreensão dos processos de nuvens e precipitação sustenta a previsão quantitativa de precipitação, a interpretação de radar, a previsão de formação de gelo na aviação e os esforços de modificação do tempo, como a semeadura de nuvens, e informa como as nuvens influenciam o balanço energético e o clima do planeta.

History

A classificação de nuvens de Luke Howard, no início do século XIX, deu às nuvens os seus nomes duradouros; no século XX, Bergeron e Findeisen identificaram o mecanismo de cristal de gelo da precipitação, e estudos detalhados de laboratório e campo, resumidos em obras como as de Pruppacher e Klett, estabeleceram a microfísica moderna das nuvens e da precipitação.

Key figures

• Luke Howard
• Tor Bergeron
• Walter Findeisen

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

Por que algumas nuvens chovem e outras não?

Uma nuvem só produz precipitação quando as suas gotículas ou cristais de gelo crescem o suficiente para cair contra a corrente ascendente; isso requer tempo suficiente, humidade e os processos microfísicos corretos, de modo que muitas nuvens simplesmente evaporam sem nunca chover.

Como as nuvens recebem os seus nomes?

As nuvens são classificadas pelo sistema que Luke Howard introduziu em 1802, usando raízes latinas como cumulus para nuvens amontoadas, stratus para nuvens em camadas e cirrus para nuvens altas e finas, combinadas com prefixos para altitude e chuva.