Bulut ve Yağış Fiziği
Su buharının bulut damlacıkları ve buz kristalleri oluşturarak yağmur, kar ve doluya dönüşmesini sağlayan mikrofiziksel süreçler.
Tanım
Bulut ve yağış fiziği, atmosferdeki sıvı ve buz hidrometeorlarının bireysel parçacık ölçeğinde oluşumunu, büyümesini ve düşüşünü inceleyen bir alandır.
Kapsam
Bu alan, aerosol parçacıkları üzerinde bulut damlacıklarının çekirdeklenmesini, damlacıkların yoğunlaşma ve çarpışma-birleşme yoluyla büyümesini, buz kristallerinin oluşumunu ve büyümesini, buzlanma (riming) ve kümelenme (aggregation) dahil olmak üzere karışık faz süreçlerini, bulut yoğunlaşma ve buz çekirdeklerinin rolünü ve bulut parçacıklarından yağışa geçişi kapsamaktadır.
Alt konular
Temel sorular
- Bulut damlacıkları aerosol parçacıkları üzerinde nasıl oluşur?
- Damlacıklar ve kristaller, yağış olarak düşebilecek kadar büyük hale hangi süreçlerle gelir?
- Buz ve sıvı, karışık fazlı bulutlarda nasıl bir arada bulunur ve etkileşime girer?
Temel kuramlar
- Kohler Damlacık Aktivasyonu Teorisi
- Eğrilik (Kelvin) ve çözünen madde (Raoult) etkilerini birleştiren Kohler teorisi, bir pus parçacığının büyüyen bir bulut damlacığına dönüştüğü kritik aşırı doygunluğu öngörmektedir.
- Çarpışma-Birleşme ve Bergeron Süreci
- Yağış, ya sıcak bulutlarda daha büyük damlacıkların çarpışıp birleşmesiyle ya da soğuk bulutlarda buz kristallerinin aşırı soğumuş damlacıklar pahasına büyümesiyle oluşur.
Mekanizmalar
Su buharı, aşırı doygunluk Kohler teorisi tarafından verilen kritik değeri aştığında bulut yoğunlaşma çekirdekleri üzerine yoğunlaşarak küçük damlacıklar popülasyonu oluşturur. Bu damlacıklar önce buhar difüzyonu ile, ardından daha hızlı bir şekilde yerçekimsel çarpışma ve birleşme ile büyür. Daha soğuk bulutlarda ise buz kristalleri, buz çekirdekleri üzerinde veya damlacıkların donmasıyla çekirdeklenir ve aşırı soğumuş suyun varlığında buhar birikimi (Wegener-Bergeron-Findeisen süreci), buzlanma (riming) ve kümelenme (aggregation) yoluyla büyüyerek sonunda kar, buz tanesi (graupel) veya dolu oluşturur.
Klinik önem
Bulut mikrofiziği, yağış verimliliğini, bulutların radyatif özelliklerini ve aerosol-bulut etkileşimlerini yönetmektedir; bu da onu hava tahmini, iklim hassasiyeti tahminleri ve bulut tohumlama değerlendirmeleri için merkezi bir konu haline getirmektedir.
Tarihçe
Yağışın buz kristali teorisi Wegener tarafından öne sürülmüş ve 1930'larda Bergeron ve Findeisen tarafından geliştirilmiştir; Kohler'in 1936 tarihli teorisi ise damlacık aktivasyonunu açıklamıştır. Bu alan, 1970'lerden beri standart bir referans olan Pruppacher ve Klett'in kapsamlı monografisinde sentezlenmiştir.
Öne çıkan isimler
- Tor Bergeron
- Hilding Kohler
- Hans Pruppacher
İlgili konular
Temel eserler
- pruppacher1997
- rogers1989
Sıkça sorulan sorular
- Orta enlemlerdeki çoğu yağmur damlası neden buz olarak başlar?
- Soğuk bulutlarda Wegener-Bergeron-Findeisen süreci, buz kristallerinin aşırı soğumuş damlacıklar pahasına hızla büyümesini sağlar; kristaller düşer, erir ve yere yağmur olarak ulaşır.