Buz ve Karışık Faz Mikrofiziği
Buz kristallerinin nasıl oluştuğu ve büyüdüğü ile buz ve aşırı soğumuş sıvı suyun soğuk bulutlarda yağış üretmek için nasıl etkileşime girdiği.
Tanım
Buz ve karışık faz mikrofiziği, donma noktasından daha soğuk bulutlarda buz parçacıklarının çekirdeklenmesi, büyümesi ve etkileşiminin yanı sıra aşırı soğumuş sıvı su ile bir arada bulunmalarının incelenmesidir.
Kapsam
Buz çekirdeklenme modlarını, buhar birikimiyle buz kristallerinin büyümesini ve kristal alışkanlıklarının çeşitliliğini, buzun aşırı soğumuş damlacıklar pahasına büyüdüğü Wegener-Bergeron-Findeisen sürecini, buzlanma (riming) ve dolu (graupel ve hail) oluşumunu, kar tanelerine birleşmeyi (aggregation) ve ikincil buz üretimini kapsar.
Temel sorular
- Buz bulutlarda nasıl çekirdeklenir ve aşırı soğumuş su neden varlığını sürdürür?
- Aşırı soğumuş damlacıklar varken buz kristalleri neden hızla büyür?
- Buzlanma (riming) ve birleşme (aggregation) dolu (graupel ve hail) ve kar tanelerini (snowflakes) nasıl oluşturur?
Temel kuramlar
- Wegener-Bergeron-Findeisen süreci
- Buz üzerindeki doygun buhar basıncı aşırı soğumuş su üzerindekinden daha düşük olduğu için, buz kristalleri buhar birikimiyle büyürken yakındaki damlacıklar buharlaşır ve bu durum yağış boyutunda buzun verimli bir şekilde oluşmasını sağlar.
Mekanizmalar
Bulut suyu, donma noktasının oldukça altında sıvı halde kalabilmektedir çünkü buz çekirdeklenmesi ya buz çekirdekleri ya da çok düşük sıcaklıklarda homojen donma gerektirmektedir. Buz oluştuktan sonra, buz üzerindeki doygun buhar basıncının aşırı soğumuş su üzerindekinden daha düşük olması, damlacıklardan kristallere net buhar transferini, yani Wegener-Bergeron-Findeisen sürecini tetiklemektedir. Kristaller, sıcaklık ve aşırı doygunluk tarafından belirlenen alışkanlıkları benimsemekte, aşırı soğumuş damlacıklarla çarpışarak ve donarak (buzlanma/riming) dolu (graupel ve hail) oluşturmakta ve düşerek yağmura dönüşebilen kar taneleri (snowflakes) halinde birleşmektedir (aggregate).
Klinik önem
Buz süreçleri, orta enlem yağışlarına hakim olmakta ve bulut ömrünü ile radyatif özelliklerini güçlü bir şekilde etkilemektedir; bu da karışık faz mikrofiziğini hava durumu ve iklim modellerinde önemli bir belirsizlik kaynağı haline getirmektedir.
Tarihçe
Wegener, buz ve suyun bir arada bulunmasının kararsızlığını belirtmiş, Bergeron ve Findeisen ise 1930'larda bunu, orta enlemlerdeki yağmur için uzun süre geçerli olan buz-kristal yağış teorisine dönüştürmüşlerdir.
Öne çıkan isimler
- Tor Bergeron
- Walter Findeisen
- Alfred Wegener
İlgili konular
Temel eserler
- pruppacher1997
- lamb2011
Sıkça sorulan sorular
- Aşırı soğumuş su nedir?
- Aşırı soğumuş su, etkili buz çekirdeklerinden yoksun olduğu için 0 santigrat derecenin altında donmadan kalan sıvı sudur; bulutlarda yaygın olarak bulunur ve karışık fazlı yağışlar için merkezi bir öneme sahiptir.