Mưa ấm và Va chạm-Kết tụ

Mưa hình thành trong các đám mây ấm hơn điểm đóng băng thông qua sự va chạm và hợp nhất của các giọt chất lỏng.

Definition

Quá trình mưa ấm là sự hình thành giáng thủy trong các đám mây phía trên mức đóng băng bằng cách va chạm trọng lực và kết tụ các giọt nước lỏng thành hạt mưa.

Scope

Bao gồm giới hạn của sự phát triển ngưng tụ, tốc độ rơi cuối của các giọt, hiệu quả va chạm và hiệu quả kết tụ, các phương trình thu thập liên tục và ngẫu nhiên, sự mở rộng của phân bố kích thước giọt, và các điều kiện mà dưới đó các đám mây ấm tạo ra mưa.

Core questions

• Tại sao chỉ riêng sự ngưng tụ lại quá chậm để tạo ra hạt mưa?
• Làm thế nào sự khác biệt về tốc độ rơi cho phép các giọt lớn hơn thu thập các giọt nhỏ hơn?
• Điều gì quyết định liệu một đám mây ấm có mưa hay không?

Key theories

Sự phát triển va chạm-kết tụ

Các giọt lớn hơn rơi nhanh hơn và cuốn theo các giọt nhỏ hơn, phát triển bằng cách thu thập với tốc độ tăng nhanh theo kích thước và giải thích sự chuyển đổi nhanh chóng từ các giọt mây thành hạt mưa.

Mechanisms

Sự phát triển ngưng tụ làm hẹp phổ giọt và dừng lại ở kích thước mưa phùn vì tốc độ giảm khi các giọt lớn lên. Giáng thủy đòi hỏi sự thu thập: các giọt lớn hơn với vận tốc cuối cao hơn sẽ vượt qua và va chạm với các giọt nhỏ hơn, và một phần các va chạm dẫn đến sự kết tụ. Quá trình thu thập tự tăng tốc, vì vậy một khi một số giọt đạt đến kích thước tới hạn vài chục micromet, chúng sẽ phát triển nhanh chóng thành hạt mưa. Các biến thể ngẫu nhiên trong quá trình thu thập giúp mở rộng phổ và kích hoạt sự khởi đầu này.

Clinical relevance

Vật lý mưa ấm chi phối giáng thủy từ các đám mây nhiệt đới và biển, và là yếu tố trung tâm để đánh giá tính nhạy cảm của các đám mây đối với ô nhiễm sol khí và đối với việc gieo mây ấm.

History

Sự công nhận rằng va chạm và kết tụ, chứ không phải ngưng tụ, tạo ra mưa trong các đám mây ấm đã phát triển trong suốt giữa thế kỷ XX, với khuôn khổ thu thập ngẫu nhiên tinh chỉnh các mô hình tăng trưởng liên tục trước đó.

Key figures

• Roddy Rogers
• Hans Pruppacher

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

Tại sao chỉ riêng sự ngưng tụ không thể tạo ra mưa?

Sự phát triển ngưng tụ chậm lại khi các giọt lớn lên và sẽ mất quá nhiều thời gian để đạt kích thước hạt mưa; va chạm và kết tụ cung cấp sự phát triển nhanh hơn nhiều cần thiết để tạo ra mưa.