Теплый дождь и столкновение-слияние

Как образуется дождь в облаках, температура которых выше нуля, посредством столкновения и слияния жидких капель.

Definition

Процесс теплого дождя — это образование осадков в облаках выше уровня замерзания путем гравитационного столкновения и слияния капель жидкой воды в дождевые капли.

Scope

Охватывает пределы конденсационного роста, конечные скорости падения капель, эффективность столкновения и эффективность слияния, уравнения непрерывного и стохастического сбора, расширение распределения капель по размерам и условия, при которых теплые облака производят дождь.

Core questions

• Почему одной конденсации слишком медленно для образования дождевых капель?
• Как различия в скорости падения позволяют более крупным каплям собирать более мелкие?
• Что определяет, будет ли теплое облако производить дождь?

Key theories

Рост путем столкновения-слияния

Более крупные капли падают быстрее и захватывают более мелкие, увеличиваясь в размере за счет сбора со скоростью, которая ускоряется с размером и объясняет быстрый переход от облачных капель к дождевым.

Mechanisms

Конденсационный рост сужает спектр капель и останавливается на размерах мороси, потому что скорость падает по мере увеличения капель. Для образования осадков необходим сбор: более крупные капли с более высокими конечными скоростями обгоняют и сталкиваются с более мелкими каплями, и часть столкновений приводит к слиянию. Процесс сбора самоускоряется, поэтому, как только некоторые капли достигают критического размера в несколько десятков микрометров, они быстро вырастают в дождевые капли. Стохастические вариации в сборе помогают расширить спектр и вызвать это начало.

Clinical relevance

Физика теплого дождя регулирует осадки из тропических и морских облаков и имеет центральное значение для оценки восприимчивости облаков к загрязнению аэрозолями и для засева теплых облаков.

History

Признание того, что столкновение и слияние, а не конденсация, производит дождь в теплых облаках, развивалось на протяжении середины двадцатого века, при этом стохастическая модель сбора уточняла более ранние модели непрерывного роста.

Key figures

• Roddy Rogers
• Hans Pruppacher

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

Почему одна конденсация не может вызвать дождь?

Конденсационный рост замедляется по мере увеличения капель и занял бы слишком много времени для достижения размера дождевой капли; столкновение и слияние обеспечивают гораздо более быстрый рост, необходимый для образования дождя.