Precipitații înseamnă toate meteori care se găsesc în atmosferă și pot fi solide sau lichide în funcție de compoziția și temperatura acesteia. Acest termen vremea este cel mai frecvent la plural și se referă la Pământului e hidrometeori ( cristale de gheață sau picături de apă ) , care, deși au fost supuse unor procese de condensare și de agregare în nori , au devenit prea grele pentru a rămâne în suspensie în atmosferă și toamna la pământ sau se evaporă în virga înainte de a ajunge la ea. Prin extensie, termenul poate fi folosit și pentru fenomene similare pe alte planete sau luni cu atmosferă.
Frecvența și natura precipitațiilor într-o anumită regiune geografică sunt caracteristici importante ale climatului său . Acestea aduc o contribuție esențială la fertilitatea și habitabilitatea zonelor temperate sau tropicale; în zonele polare, acestea ajută la menținerea calotelor de gheață. Precipitațiile pot lua următoarele forme (uneori mixte):
LichidSolidÎn rapoartele de observare a vremii, tipul precipitațiilor este însoțit de o indicație a intensității (ușoară, moderată sau grea), precum și de o măsură de vizibilitate prin precipitații. Rapoartele de observație indică, de asemenea, natura temporală a precipitațiilor: dacă intensitatea sa variază rapid și este însoțită de subțiri, precipitațiile se numesc ploaie .
Precipitațiile sunt măsurate în milimetri (mm) grosime pentru precipitații lichide și în centimetri (cm) grosime pentru zăpadă. Precipitațiile pot fi exprimate și ca un echivalent lichid de litri pe metru pătrat (L / m²), cele două unități fiind echivalente folosind densitatea apei sau zăpada topită în apă, colectată pe o suprafață de 1 metru pătrat.
Picăturile încep să se formeze în aer, în general deasupra punctului de îngheț, atunci când aerul ridicat devine ușor suprasaturat în raport cu temperatura din jur. Pentru aceasta, însă, trebuie să existe nuclee de condens , praf sau boabe de sare, pe care se depune vaporii de apă. Soluția chimică rezultată scade tensiunea superficială necesară pentru a forma o picătură. Mai întâi se formează picături foarte fine care dau norului. Deoarece aceste picături mici cresc, ele trec sub punctul de congelare , dar rămân în general racim când temperatura este cuprinsă între -10 ° C și 0 ° C . Într-adevăr, nucleele de îngheț sunt mult mai puțin disponibile decât nucleele de condensare, care lasă mult timp în timpul ascensiunii înainte de a se întâlni cu unul și de a transforma picăturile în cristale de gheață .
Pe măsură ce picăturile cresc în diametru, trebuie să aibă loc un al doilea proces, coalescența, pentru a atinge un diametru suficient pentru a forma picături de ploaie. De fapt, picăturile formate prin condensare ajung doar la câteva zeci de microni în timpul necesar de obicei pentru a da ploaie.
CoalescențăCoalescența este amalgamarea două sau mai multe picături mici prin coliziune , pentru a forma o mai mare. Pe măsură ce picăturile cresc la viteze diferite, în funcție de concentrația vaporilor de apă, se vor deplasa cu o viteză diferită, care este legată de diametrul lor și de curentul ascendent. Cei mai mari care se mișcă mai încet îi vor captura pe cei mai mici pe drum și atunci când nu vor mai putea fi susținuți de curent, vor coborî și vor continua să crească în același mod.
Efect BergeronEfectul Bergeron , de la descoperitorul său Tor Bergeron , este cel mai eficient dintre procesele de formare a ploii sau ghiocei. Când cristalele de gheață se formează în cele din urmă prin înghețarea picăturilor, acestea au o presiune de saturație mai mică decât picăturile din jur. Prin urmare, picăturile se evaporă și vaporii de apă se vor depune pe cristale.
Aceste cristale vor cădea în cele din urmă și se vor uni cu altele pentru a forma fulgi de zăpadă. De asemenea, vor captura picăturile prin coalescență, care le va îngheța dacă temperatura este sub zero grade Celsius. Dacă temperatura atmosferei este undeva sub zero deasupra solului, va fi zăpadă. Pe de altă parte, dacă nivelul de îngheț nu este pe sol sau dacă există straturi peste zero la altitudine, vor exista o varietate de tipuri de precipitații: ploaie, ploaie înghețată, lapoviță etc.
Pentru ca picăturile de apă să se formeze și să dea naștere unui nor și apoi precipitații, este necesar un mecanism care să aducă aerul la saturație. Cu excepția cazului în care aerul este răcit printr-un mecanism de advecție a aerului rece sau de transfer radiativ , ca în cazul formării de ceață , acest lucru are loc prin ridicare. Când hidrometeorii devin prea masivi pentru a fi susținuți de mișcarea verticală disponibilă, încep să cadă spre sol. În plus față de faza lor , există, prin urmare, două tipuri de precipitații, în funcție de mecanismul care provoacă mișcarea verticală:
Cu toate acestea, aceste două tipuri de precipitații nu se exclud reciproc. Într-adevăr, pot exista zone instabile într-o masă de ploaie sau zăpadă stratiformă care va da naștere la averse mai puternice în aceste sectoare. La fel, condiții instabile pot fi obținute prin ridicare. De exemplu, înfășurarea unei pante poate face ca nivelul de convecție liberă să depășească nivelul de convecție liberă a pachetului de aer ridicat și să creeze o furtună.
Un nor va genera , în general , precipitații semnificative atunci când grosimea ei depășește 4000 de picioare (1.200 m ). În general, un nor nu va genera precipitații dacă densitatea apei lichide din nor este mai mică de 0,5 g / m³.
Precipitațiile pot fi organizate în diferite moduri: în zone întinse, în benzi de precipitații sau izolate. Depinde de stabilitatea masei de aer , de mișcările verticale în ea și de efectele locale. Astfel, înaintea unui front cald , precipitațiile vor fi în mare parte stratiforme și vor acoperi câteva sute de kilometri în lățime și adâncime. Pe de altă parte, înainte de un front rece sau într-un ciclon tropical , precipitațiile vor forma benzi subțiri care se pot întinde lateral pe distanțe mari. În cele din urmă o ploaie sau o furtună va da precipitații pentru câțiva kilometri pătrați la un moment dat, formând o coloană de precipitații sub norul convectiv.
PrecipitaţiiPrecipitațiile reprezintă studiul acumulărilor de ploaie, zăpadă sau orice altă formă de apă folosind instrumente de măsurare in situ sau prin telemetrie. Acumulările în stare solidă sunt adăugate prin alimentarea unui ghețar sau câmp de zăpadă ; opusul este ablația . Acumularea precipitațiilor lichide și solide este unul dintre factorii care condiționează clima și, în consecință, dezvoltarea societăților umane și este adesea o problemă geopolitică .
În pluviometrie sunt utilizate mai multe instrumente, dintre care pluvometrul / pluviograful este cel mai cunoscut. Măsurarea poate fi efectuată în diferite unități, în funcție de tipul de precipitații solid sau lichid, dar este redusă la milimetri de echivalență de apă, cu alte cuvinte în litri pe metru pătrat de suprafață orizontală, în scopul comparației.
DepunereDouă tipuri de depuneri pot fi colectate într-un pluviometru, dar rareori formează mai mult decât o urmă de acumulare:
În aceste două cazuri nu putem vorbi de precipitații, deoarece picăturile se formează sau se depun pe pământ sau pe obiecte fără să cadă.
Potrivit Xuebin Zhang (2007) al diviziei de detectare și de analiză a schimbărilor climatice de mediu și schimbări climatice Canada ( Toronto , în Canada ), oamenii din țările dezvoltate sunt direct responsabile pentru 50-85% din creșterea precipitațiilor care apar la latitudini temperate (40 -70 ° N). El a analizat astfel precipitațiile pe benzi de latitudine între 1925 și 1999. Media a crescut cu 62 mm în latitudinile medii ale emisferei nordice (Statele Unite, Europa de Nord, Rusia), față de o scădere de 98 mm în medie. Pentru regiunile tropicale din emisfera nordică (Sahel, Shara). Partea umană a fost confruntată cu diferite modele (cu și fără emisii de gaze cu efect de seră și soluri sulfatate) pentru a ajunge la concluzia citată mai sus. Cel mai rău dintre toate, precipitațiile s-au deplasat mai repede decât era de așteptat, la fel ca și creșterea nivelului mării. Prin urmare, proiecțiile actuale subestimează riscurile climatice pe termen lung.
În natură, diferite procese participă la însămânțarea atmosferei, pasiv și / sau de către speciile vii.
Semănatul naturalPrecipitațiile pot fi declanșate prin dispersarea prafului de iodură de argint pe un nor . Acest lucru este echivalent cu introducerea nucleelor glaciare , care accelerează formarea cristalelor de gheață și provoacă efectul Bergeron menționat mai sus. Aceasta este o modalitate de a limita dimensiunea grindinilor, de asemenea, creând o mai mare concurență pentru vaporii de apă disponibili.
Tehnica este foarte eficientă în laborator, dar în natură, eficacitatea ei este limitată, potrivit lui Jean-Louis Brenguier, șeful grupului experimental de meteorologie de la Météo-France , cu excepția cazului în care cheltuim sume foarte mari pentru a urmări norul pe tot parcursul vieții sale. Cu toate acestea, acest lucru nu împiedică Agenția Rusă de Tehnologie Atmosferică să folosească această tehnică pentru a dispersa norii peste Moscova în timpul anumitor sărbători și vizite oficiale sau pentru a limita cantitatea de zăpadă.
Atmosfera lui Marte este foarte subțire, în mare parte compusă din dioxid de carbon (95%), azot (3%) și argon (1,6%) și conține urme de oxigen , apă și metan . Există nori de apă și dioxid de carbon care arată foarte asemănător cu nori cirusi . Unii nori sunt atât de subțiri încât pot fi văzuți numai atunci când reflectă lumina soarelui în întuneric. În acest sens, sunt aproape de norii noctilucenți ai Pământului. Sonda Phoenix observat cristale de gheață care se încadrează din acești nori , la o altitudine de cu 4 kilometri De și sublimează într - un Virga mai sus de 2.5 kilometri De .
În atmosfera lui Venus , ploile de acid sulfuric (H 2 SO 4 ) sunt frecvente, dar nu ajung niciodată la sol (temperatura de 470 ° C ). Se evaporă de la căldură înainte de a ajunge la suprafața virga . Acidul sulfuric se evaporă la aproximativ 300 ° C și se descompune în apă și dioxid de sulf. Din stratul de nori, între 48 și 58 km altitudine, aceste picături de acid întâlnesc temperaturi astfel încât în cele din urmă se evaporă la o altitudine de aproximativ 30 km , revenind apoi la nori.
Pe Titan , satelitul lui Saturn, metanul suferă un ciclu similar cu cel al apei de pe Pământ . Acesta, la temperatura medie a lui Titan, este în stare gazoasă , dar atmosfera lui Titan este distrusă treptat în atmosfera superioară. Compușii de carbon mai complecși, formați din metan, sunt lichizi la aceste temperaturi. Acești compuși cad înapoi sub formă de ploaie și formează lacuri la câțiva metri adâncime, care pot fi acoperite de blocuri de gheață cu amoniac.
Lacurile se evaporă, dar niciun proces chimic sau fizic (în condițiile prezente pe Titan) nu permite acestor compuși să se transforme înapoi în metan. Prin urmare, cea mai mare parte a metanului trebuie să provină de la suprafață sau criovulcani care îl transportă în atmosferă unde se condensează din nou și cade înapoi sub formă de ploi de metan, completând ciclul. Aceasta înseamnă că trebuie să existe o reînnoire a metanului în atmosferă.
Polul Nord se confruntă cu multe precipitații - probabil metan sau etan - în timpul iernii. Când se schimbă sezonul, sudul, la rândul său, experimentează aceste ploi. Aceste ploi alimentează lacurile sau mările cu metan sau etan lichid la pol.