ฝนอุ่นและการชนรวมตัว
การก่อตัวของฝนในเมฆที่มีอุณหภูมิสูงกว่าจุดเยือกแข็งผ่านการชนและการรวมตัวของหยดน้ำที่เป็นของเหลว
Definition
กระบวนการฝนอุ่นคือการก่อตัวของหยาดน้ำฟ้าในเมฆที่อยู่เหนือระดับจุดเยือกแข็งโดยการชนกันด้วยแรงโน้มถ่วงและการรวมตัวของหยดน้ำที่เป็นของเหลวกลายเป็นเม็ดฝน
Scope
ครอบคลุมข้อจำกัดของการเติบโตแบบควบแน่น ความเร็วปลายของการตกของหยดน้ำ ประสิทธิภาพการชนและประสิทธิภาพการรวมตัว สมการการเก็บรวบรวมแบบต่อเนื่องและแบบสุ่ม การขยายตัวของการกระจายขนาดหยดน้ำ และเงื่อนไขที่เมฆอุ่นก่อให้เกิดฝน
Core questions
- เหตุใดการควบแน่นเพียงอย่างเดียวจึงช้าเกินไปที่จะทำให้เกิดเม็ดฝน?
- ความแตกต่างของความเร็วในการตกทำให้หยดน้ำขนาดใหญ่สามารถรวมหยดน้ำขนาดเล็กได้อย่างไร?
- อะไรเป็นตัวกำหนดว่าเมฆอุ่นจะทำให้เกิดฝนหรือไม่?
Key theories
- การเติบโตแบบการชนรวมตัว
- หยดน้ำขนาดใหญ่จะตกลงมาเร็วกว่าและกวาดหยดน้ำขนาดเล็กกว่า ทำให้เติบโตโดยการรวมตัวในอัตราที่เร่งขึ้นตามขนาด และอธิบายถึงการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วจากหยดน้ำในเมฆไปสู่เม็ดฝน
Mechanisms
การเติบโตแบบควบแน่นทำให้สเปกตรัมของหยดน้ำแคบลงและหยุดนิ่งที่ขนาดละอองฝน เนื่องจากอัตราการตกจะลดลงเมื่อหยดน้ำมีขนาดใหญ่ขึ้น การเกิดหยาดน้ำฟ้าต้องอาศัยการรวมตัว: หยดน้ำขนาดใหญ่ที่มีความเร็วปลายสูงกว่าจะแซงหน้าและชนกับหยดน้ำขนาดเล็กกว่า และส่วนหนึ่งของการชนกันส่งผลให้เกิดการรวมตัว กระบวนการรวมตัวนี้เร่งตัวเอง ดังนั้นเมื่อหยดน้ำบางส่วนมีขนาดวิกฤตไม่กี่สิบไมโครเมตร หยดน้ำเหล่านั้นจะเติบโตอย่างรวดเร็วกลายเป็นเม็ดฝน ความแปรผันแบบสุ่มในการรวมตัวช่วยขยายสเปกตรัมและกระตุ้นการเริ่มต้นนี้
Clinical relevance
ฟิสิกส์ของฝนอุ่นควบคุมหยาดน้ำฟ้าจากเมฆเขตร้อนและเมฆในทะเล และเป็นหัวใจสำคัญในการประเมินความอ่อนไหวของเมฆต่อมลพิษจากละอองลอยและการทำฝนเทียมในเมฆอุ่น
History
การตระหนักว่าการชนและการรวมตัว ไม่ใช่การควบแน่น เป็นสาเหตุของการเกิดฝนในเมฆอุ่น พัฒนาขึ้นในช่วงกลางศตวรรษที่ 20 โดยมีกรอบการเก็บรวบรวมแบบสุ่มที่ปรับปรุงแบบจำลองการเติบโตแบบต่อเนื่องก่อนหน้านี้
Key figures
- Roddy Rogers
- Hans Pruppacher
Related topics
Seminal works
- rogers1989
- pruppacher1997
Frequently asked questions
- เหตุใดการควบแน่นเพียงอย่างเดียวจึงไม่สามารถทำให้เกิดฝนได้?
- การเติบโตแบบควบแน่นจะช้าลงเมื่อหยดน้ำมีขนาดใหญ่ขึ้นและจะใช้เวลานานเกินไปในการไปถึงขนาดเม็ดฝน การชนและการรวมตัวช่วยให้เกิดการเติบโตที่เร็วกว่ามากซึ่งจำเป็นต่อการทำให้เกิดฝน