暖雨和碰撞-合并

雨滴如何在高于冰点的云中通过液滴的碰撞和合并而形成。

Definition

暖雨过程是指在冰点以上的云中，液态水滴通过重力碰撞和合并形成雨滴的降水过程。

Scope

涵盖了凝结增长的限制、液滴的末端下落速度、碰撞效率和合并效率、连续和随机收集方程、液滴尺寸分布的展宽以及暖云产生降雨的条件。

Core questions

• 为什么仅靠凝结不足以产生雨滴？
• 下落速度的差异如何使较大的液滴收集较小的液滴？
• 什么决定了暖云是否会下雨？

Key theories

碰撞-合并增长

较大的液滴下落速度更快，并扫过较小的液滴，通过收集而增长，其增长速率随尺寸的增大而加速，这解释了从云滴到雨滴的快速跳跃。

Mechanisms

凝结增长使液滴谱变窄，并在毛毛雨大小处停滞，因为随着液滴增大，凝结速率下降。降水需要收集：具有较高末端速度的较大液滴会追上并与较小液滴碰撞，并且一部分碰撞会导致合并。收集过程是自我加速的，因此一旦一些液滴达到几十微米的临界尺寸，它们就会迅速增长成雨滴。收集过程中的随机变化有助于拓宽液滴谱并触发这一过程的开始。

Clinical relevance

暖雨物理学控制着热带和海洋云的降水，对于评估云对气溶胶污染的敏感性以及暖云人工增雨至关重要。

History

碰撞和合并而非凝结在暖云中产生降雨的认识在20世纪中叶逐渐形成，其中随机收集框架完善了早期的连续增长模型。

Key figures

• Roddy Rogers
• Hans Pruppacher

Seminal works

• rogers1989
• pruppacher1997

Frequently asked questions

为什么仅靠凝结不能形成雨？

凝结增长随着液滴的增大而减慢，需要太长时间才能达到雨滴大小；碰撞和合并提供了产生雨滴所需的快得多的增长速度。