降水
降水是指从云中降到地面上的液态或固态水。常见的降水形式有雨、雪、霰、冰雹等。
降水虽然主要来自云中,但有云不一定都有降水。这是因为云滴的体积很小(通常把半径小于 100 微米的水滴称为云滴,半径大于 100 微米的水滴称为雨滴)。只有当云滴增长到能克服空气阻力和上升气流的抬升,并且在下降过程中不被蒸发掉时,才能降到地面。因此降水的形成,就是云滴增大为雨滴、雪花或其他降水物,并降至地面的过程。一块云能否降水,就意味着在一定时间内能否使一百万个左右的云滴转变成一个雨滴。
云滴增长的物理过程:降水发生的原因是由于飘浮的小云滴增大以后, 不能再被空气或上升气流托住才下降到地面的。云滴的增大有两种过程:
水汽分子继续汇集在云滴的表面上,即由凝结方式增大起来;但是这种过程需要空气中的水汽压大于云滴面上的水汽压,如果云中有冰晶存在时, 因为冰面的饱和水汽压比同温度下水面的饱和水汽压要小,因此,水汽便由液面向冰晶体上转移,而使其体积增大。大云滴的曲率小,饱和水汽压小, 因此它比小云滴容易增大。
云滴相互碰撞合并增大其体积:云内的云滴大小不一,它们具有不同的运动速度,大云滴下降速度比小云滴快,因而大云滴在下降过程中很快追上了小云滴,大小云滴相互碰撞而粘附起来,成为较大的云滴,在有上升气流时,当大小云滴被上升气流向上带时,小云滴也会追上大云滴与之合并,成为更大的云滴。云滴增大以后,它的横截面积变大,在下降过程中又可合并更多的小云滴,犹如滚雪球一样,愈滚愈大。
云滴碰并增长的速度与云中的含水量、云滴的大小有关。云中含水量愈高,云滴大小愈不均匀,云滴的碰并增长愈快。
上述两种过程至始至终存在于云滴转化为降水的过程。观测表明,在云滴增长的初期,凝结增长为主,合并为次。当云滴增大到一定阶段后,凝结过程退居次要地位,而以合并为主。