Precipitazioni: significato, processo e tipi
Dopo aver letto questo articolo imparerai a conoscere: 1. Significato delle precipitazioni 2. Processo di precipitazione 3. Tipi.
Significato di Precipitazione:
Le precipitazioni possono essere definite come l'acqua in forma liquida o solida che cade sulla terra.
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La quantità totale di acqua che cade su una determinata area sotto forma di pioggia o neve o grandine è nota come precipitazione.
Processo di precipitazione:
La precipitazione è causata dalla condensazione dei vapori d'acqua della massa d'aria. La massa d'aria ascendente con una quantità sufficiente di vapori d'acqua si satura a causa del raffreddamento adiabatico. La condensazione dei vapori d'acqua porta alla formazione di nuvole. Ogni nuvola contiene updraft e downdraft.
Lo sviluppo e l'altezza delle nuvole dipendono dall'aggiornamento. Più forte è l'updraft, maggiore è l'altezza del cloud. Quando l'acqua liquida aumenta, la forza dell'updraft diminuisce e il downdraft inizia ad aumentare. Di conseguenza, si producono precipitazioni.
Anche se tutte le nuvole contengono acqua, ma alcune producono precipitazioni mentre altre no. In alcuni casi l'umidità precipitata cade dalle nuvole, ma viene evaporato dall'atmosfera prima di raggiungere la superficie terrestre.
La precipitazione si verifica solo quando le goccioline di nuvola o i cristalli di ghiaccio diventano così grandi da poter superare le correnti ascensionali nell'atmosfera. Significa che alcuni processi speciali funzionano in una nuvola da cui precipitano le precipitazioni.
Esistono due processi che possono spiegare questi meccanismi:
1. Processo di Bergeron.
2. Collisione: processo di coalescenza.
io. Processo di Bergeron:
In questo processo, le nuvole contengono una miscela di cristalli di ghiaccio e goccioline d'acqua super-raffreddate. Quando un cristallo di ghiaccio si scontra con una goccia di acqua super-raffreddata, induce il congelamento della goccia. Questo processo è basato su due proprietà dell'acqua.
Prima proprietà:
Le gocce d'acqua in una nuvola non congelano a 0 ° C ma rimangono sotto forma di acqua fino a -40 ° C. Si chiama acqua super-raffreddata. L'acqua super raffreddata tende a congelarsi, se disturbata. Pertanto, l'acqua super raffreddata richiede nuclei su cui questi possono congelarsi. Questi nuclei sono chiamati nuclei di congelamento. Tuttavia, i nuclei congelanti sono sparsi nell'atmosfera.
Pertanto, quando le correnti ascendenti dell'aria salgono ben al di sopra del livello di congelamento, alcune gocce d'acqua saranno trasformate in ghiaccio. Se un singolo cristallo di ghiaccio viene introdotto in una nuvola di goccioline d'acqua super-raffreddate, l'intera nuvola si trasforma rapidamente in una nuvola di ghiaccio.
Seconda proprietà dell'acqua:
La pressione del vapore di saturazione (e s ) sul cristallo di ghiaccio è inferiore a quella dell'acqua. Il gradiente di pressione del vapore viene impostato tra acqua e cristalli di ghiaccio. I cristalli di ghiaccio crescono al costo dell'acqua super raffreddata. Quando questi cristalli di ghiaccio diventano sufficientemente grandi, iniziano a cadere fuori dalla nuvola. Questi cristalli di ghiaccio si sciolgono prima di raggiungere il suolo e cadere come pioggia.
ii. Collisione - Processo di coalescenza:
Questo processo è applicabile a quelle nuvole in cui la base di tali nubi non si estende oltre il livello di congelamento. Queste nuvole sono chiamate nuvole calde. Queste nuvole contengono un gran numero di droplet cloud di diverse dimensioni. Le grandi gocce crescono al costo di quelle più piccole. In quanto tali, si scontrano con le goccioline più piccole che vengono catturate e diventano parte di esso.
In un grande cloud, le goccioline del cloud sono ripetutamente trasportate verso l'alto e verso il basso da correnti ascensionali e discese. Quindi, queste gocce raggiungono rapidamente la dimensione richiesta. Per quanto riguarda la dimensione richiesta di gocce di pioggia, è da notare che le gocce d'acqua devono avere un diametro superiore a 100μ.
Le goccioline di nuvola si scontrano per formare particelle di dimensioni maggiori con un diametro di 500μ. Questa è la dimensione delle gocce d'acqua nella pioggerellina. Ulteriori collisioni aumentano le dimensioni delle gocce e producono piogge. È stato trovato che una goccia di 500μ di diametro richiederebbe appena 10 minuti per raggiungere il suolo da una base di nubi di 1000 m al di sopra della superficie terrestre.
Le gocce di pioggia media possono avere un diametro compreso tra 1000 e 2000μ, ma queste gocce possono raggiungere un diametro massimo di circa 7000μ. Oltre questo valore, diventano instabili e si rompono in gocce più piccole durante la caduta. Questo tipo di precipitazione si verifica nelle nuvole calde delle aree equatoriali e tropicali.
Oltre alla collisione, l'elettrificazione tra le goccioline svolge un ruolo importante per provocare la coalescenza. Se le goccioline collidenti presentano cariche elettriche opposte, la coalescenza è facilmente ottenibile.
Sappiamo che tutte le nuvole non possono causare alcuna precipitazione. Le nuvole che non causano precipitazioni possono avere piccole goccioline di dimensioni uniformi. Questo tipo di situazione può portare alla stabilità colloidale nelle nuvole.
La crescita delle nuvole non aumenterà a causa delle dimensioni ridotte delle goccioline, la collisione tra le goccioline potrebbe non avvenire. Pertanto, queste goccioline di nuvola possono scendere lentamente a una velocità uniforme senza alcuna collisione. Pertanto, tutte quelle nuvole che non hanno dimensioni richieste di goccioline di nuvola potrebbero non produrre alcuna precipitazione.
In entrambi i processi, le precipitazioni si verificano per un periodo più lungo, se vi è una quantità sufficiente di umidità.
Tipi di precipitazione:
Esistono tre tipi di precipitazioni:
1. Precipitazioni orografiche,
2. Precipitazione convettiva (tipo convettivo), e
3. Precipitazione ciclonica o frontale.
1. Precipitazioni orografiche:
Questo tipo di precipitazione si verifica quando la massa d'aria umida sale sul lato sopravvento della montagna. La massa d'aria umida è più leggera della massa d'aria secca, quindi, le forze di galleggiamento spingono la massa d'aria lungo il pendio della montagna e si raffredda ad una velocità adiabatica secca. Quando il raffreddamento è sufficiente, la massa d'aria diventa satura e inizia la condensazione. Di conseguenza, viene raggiunto il livello di condensazione e le nuvole iniziano a formarsi.
Quando le montagne fungono da barriera al flusso della massa d'aria, l'aria si raffredda adiabaticamente, di conseguenza si formano nuvole e precipitazioni. Questo è chiamato precipitazione orografica. Questo tipo di precipitazioni si verifica sul lato sopravvento delle montagne.
Ma sul lato sottovento, c'è una brusca diminuzione delle precipitazioni a causa della massa d'aria discendente che si riscalda a secco adiabatico. La massa d'aria discendente diventa secca e calda.
Di conseguenza, le nuvole sul lato sottovento scompaiono. Pertanto, le aree asciutte esistono sempre sul lato sottovento delle montagne. Questi sono conosciuti come aree di ombra della pioggia. Ciò è dovuto al fatto che l'aria umida prevale sul lato sopravvento e l'aria secca calda prevale sul lato sottovento.
In India, il monsone di sud-ovest causa forti piogge sul versante sopravento dei ghat occidentali, mentre sul lato sottovento si trovano ampie zone di ombra della pioggia. Vi è un continuo aumento delle precipitazioni sul lato sopravvento fino a una certa altezza oltre la quale la pioggia inizia a diminuire. Questo è chiamato l'inversione delle piogge.
2. Precipitazione convettiva:
Sono necessarie due condizioni per causare questo tipo di precipitazioni:
io. Riscaldamento intenso della superficie del terreno.
ii. Fornitura abbondante di umidità
La radiazione solare è la principale fonte di calore per produrre correnti di convezione nell'aria. Questo processo inizia quando la superficie viene riscaldata in modo diseguale. Durante il giorno, l'aria sopra il terreno nudo diventerà più calda dell'aria rispetto alla foresta adiacente.
L'aria calda è meno densa rispetto all'aria fredda. Le correnti di convezione sono impostate per forzare l'aria a salire. L'aria viene raffreddata adiabaticamente e la sua temperatura diminuirà man mano che sale. La massa d'aria continuerà ad aumentare finché rimane più calda dell'aria circostante.
La massa d'aria in aumento diventa satura quando viene raffreddata adiabaticamente. Inizia la condensazione e la colonna d'aria che sale diventa un cumulo gonfio. Se la convezione continua fortemente, il cloud si sviluppa in una densa nuvola cumulonembo.
Le forti piogge sono sempre associate a questo tipo di nuvola. La precipitazione di tipo convettivo è un fenomeno di clima caldo. Generalmente è associato a tuoni, fulmini e forti venti di superficie. A volte ci sono anche associati.
Importanza nelle piante coltivate:
Questo tipo di precipitazione si verifica nelle basse latitudini e nelle zone temperate. Generalmente si verifica nei mesi estivi durante la sera. Sulle montagne, questo tipo di precipitazione è di breve durata e si compone di docce pesanti. La precipitazione convettiva è meno efficace per la crescita del raccolto rispetto alla pioggia costante.
In questo caso la scarica è massima, quindi rimane poca acqua per entrare nel terreno. Tuttavia, nella regione temperata, è più efficace nel promuovere la crescita delle piante. Il motivo principale è che a metà delle latitudini si verifica solo nella stagione calda quando la vegetazione è molto attiva.
3. Precipitazione ciclonica o frontale:
Si verifica quando le masse d'aria profonde ed estese vengono fatte convergere e spostarsi verso l'alto in modo che il loro raffreddamento adiabatico avvenga. Per questo tipo di precipitazione è necessario il sollevamento della massa d'aria.
La precipitazione ciclonica può essere ottenuta in due modi:
io. Quando due masse d'aria con diversa temperatura e contenuto di umidità si incontrano ad un certo angolo, l'aria calda e umida è costretta a salire sopra la massa d'aria fredda più pesante.
ii. Quando le masse d'aria provenienti da direzioni diverse convergono verso il centro, parte dell'aria viene forzata verso l'alto.
Nella regione tropicale, c'è poca differenza nella temperatura e nell'umidità delle masse d'aria convergenti. Il sollevamento è quasi verticale ed è accompagnato dalla convezione. In tale condizione la convergenza fornisce il movimento iniziale verso l'alto della massa d'aria instabile e provoca grandi nubi e forti rovesci.
Nelle regioni temperate, una zona di contatto tra la massa d'aria calda e fredda viene chiamata anteriore. Potrebbe esserci un fronte freddo o caldo. Le precipitazioni frontali si verificano quando l'aria calda e umida sale gradualmente sopra la massa d'aria fredda. La causa principale di questa precipitazione è la miscelazione dell'aria lungo il fronte. Le precipitazioni frontali lungo il fronte caldo sono sotto forma di pioviggine. È sempre diffuso e di lunga durata.
In caso di fronte freddo è sempre sotto forma di forti acquazzoni di tuono ed è di brevissima durata. Le precipitazioni frontali si verificano in Europa e in America del Nord. Durante la stagione invernale, le precipitazioni cicloniche si verificano nelle parti settentrionali dell'India.
Importanza nelle piante coltivate:
La precipitazione associata al fronte caldo ha bassa intensità ma rimane per una lunga durata. Di conseguenza, la pioggia percola nel terreno e continua per ore insieme. Questo tipo di precipitazione è più utile per la crescita delle colture. D'altra parte, le precipitazioni associate al fronte freddo sono di alta intensità che cadono su una piccola area e rimangono per un breve periodo.
Di conseguenza, la maggior parte delle piogge non ha la possibilità di percolare nel terreno in quanto viene sprecata rapidamente mentre scappa. Pertanto, possono essere disponibili meno quantità di precipitazioni per le piante coltivate. Pertanto, la precipitazione associata al fronte caldo è più utile per la crescita delle piante coltivate rispetto a quella con il fronte freddo.
