Se poate crede că precipitațiile sunt doar despre ploaie, dar nu este cazul. În termeni simpli, precipitația este orice tip de particule de apă, lichide sau solide, care se formează în atmosferă și cade pe suprafața pământului.
Codurile meteo METAR sunt un standard internațional pentru prognoza și raportarea vremii utilizate de meteorologi și piloți de aeronave.
Tipuri de precipitații
Precipitațiile sunt de mai multe tipuri și pot fi grupate în trei mari categorii, precipitații lichide, înghețate și înghețate. Precipitațiile lichide includ ploaia, burnița și roua. Când ploaia (sau burnița) are loc în condiții de subîngheț, precipitația rezultată devine cunoscută ca ploaie înghețată sau burniță înghețată.
În anumite condiții atmosferice, precipitațiile pot cădea, de asemenea, sub formă de particule înghețate, cum ar fi zăpada, lapoviță, grăsime și grindină.
Precipitații lichide
1. Ploaie
O picătură de ploaie pe o frunză
Cod METAR: RA
Ploaia este probabil cel mai comun tip de precipitații care cade pe suprafața pământului sub formă de picături de apă, numite și picături de ploaie. Formarea picăturilor de ploaie începe cu absorbția vaporilor de apă atmosferici de către o masă de aer uscat.
Pe măsură ce masa de aer dată absoarbe din ce în ce mai mulți vapori de apă, ea ajunge treptat către punctul de saturație, o fază sau o etapă dincolo de care nu mai poate reține vapori de apă. Odată atins punctul de saturație, masa de aer se transformă într-un nor.
Câtă umiditate poate conține orice masă de aer uscat, înainte de a atinge punctul de saturație, depinde de temperatura acesteia. Cu cât temperatura este mai caldă, cu atât poate reține mai mulți vapori de apă.
Următoarea fază se numește coalescență, în care picăturile de apă mai mici se combină pentru a forma altele mai mari. Odată ce aceste picături de apă devin suficient de masive pentru a depăși rezistența aerului pe nor, ele cad sub formă de ploaie. Procesul de coalescență are loc în nori cu temperaturi mai calde sau peste nivelul de îngheț.
Dimensiunea picăturilor de ploaie variază de la mai puțin de 2 mm până la 9 mm. Picăturile mai mici au formă aproape sferică. Cu toate acestea, devin oblate pe măsură ce cresc.
În anumite climate calde și uscate, cum ar fi deșerturile, precipitațiile cad din nori, dar se evaporă în aer înainte de a ajunge la sol. Acești nori au adesea un aspect ca o pâlnie. Acest fenomen se numește Virga.
Ploaie inghetata
Gheață pe ramurile copacilor în Canada | Cu amabilitatea imaginii: Nicolas M. Perrault
Precipitațiile sunt clasificate ca ploaie înghețată (cod METAR: FZRA) atunci când picăturile de ploaie care cad au temperaturi sub nivelul de îngheț, dar sunt în întregime lichide (lichid suprarăcit). Aceste picături de ploaie îngheață apoi la impactul pe orice suprafață, inclusiv copaci, mașini, fire și avioane, pentru a forma gheață.
Ce cauzează ploaia?
A. Precipitațiile convective sunt o cauză principală a precipitațiilor la tropice. În esență, precipitația prin convecție are loc atunci când o masă de aer cald, cu umiditate, este ridicată de o masă de aer rece subiacentă. Diferențele dintre cele două fronturi provoacă schimbări de vreme și ploi.
B. În multe regiuni muntoase ale lumii, precipitațiile apar din cauze orografice. Asemenea precipitații au loc atunci când o masă de aer curgător care transportă umiditate se ridică pe partea de vânt a muntelui. Pe măsură ce masa de aer atinge o anumită altitudine, trece printr-o răcire adiabatică, determinând masa de aer să atingă umiditatea relativă maximă. Apoi duce la precipitații.
C. Poluanții atmosferici, cum ar fi carbonul, dioxidul de sulf și particulele, acționează ca nuclee de condensare a norilor (CCN), favorizează precipitațiile frecvente. Încălzirea globală și, mai local, efectul de insulă de căldură urbană este cauza principală a creșterii drastice a precipitațiilor în zona urbană.
2. Burniță
Căderea burniței în orașul Bournemouth, Anglia | Cu amabilitatea imaginii: David Lally
Cod METAR: DZ
Burnița este un alt tip de precipitații lichide care apare frecvent în zonele subtropicale, mai ales în regiunile mai reci. Dimensiunea picăturilor de apă din burnițe este mai mică (mai puțin de 0,5 mm) decât cea a ploii.
Burnița este puternic asociată cu norii cumulus și stratocumulus care acoperă mari părți ale subtropicalelor și regiunilor polare. Datorită naturii sale de intensitate scăzută, burnițele au rareori un impact semnificativ asupra societății umane.
Burnițele înghețate (cod METAR: FZDZ), pe de altă parte, sunt mult mai periculoase. Chiar și un strat subțire de gheață pe drumuri din cauza burniței înghețate, cunoscut și sub denumirea de gheață neagră sau limpede, poate provoca accidente și accidente de vehicule. Picăturile de apă suprarăcite prezente în norii stratocumulus reprezintă un pericol și pentru aeronave. Prin înghețarea pe corpul aeronavei și pe alte componente expuse, poate degrada semnificativ performanța în zbor a unei aeronave.
Au fost înregistrate câteva incidente de aeronave legate de burnița înghețată. Un astfel de incident a avut loc pe 31 octombrie 1994, când un zbor intern american care transporta pasageri de la Indianapolis la Chicago s-a prăbușit într-un câmp de lângă Roseland, Indiana.
S-a descoperit că o acumulare severă de gheață din cauza unei burnițe înghețate a deteriorat mai multe instrumente critice ale avionului, ceea ce a dus în cele din urmă la prăbușire.
Precipitații înghețate
3. Zăpada
Trafic blocat în timpul furtunii de zăpadă din Chicago din 2011
Cod METAR: SN (+/-)
Zăpada este un tip de precipitații înghețate care cade sub formă de cristale de gheață. Totul începe cu înghețarea picăturilor minuscule suprarăcite care se transformă în cristale de gheață în nori. În momentul formării lor, cristalele de gheață nu au mai mult de 10 micrometri în diametru. În timp, aceste cristale cresc până la câțiva milimetri prin absorbția picăturilor de apă din jur.
Când cristalele individuale de gheață cad prin precipitații, ele se ciocnesc adesea și se combină între ele pentru a forma grupuri. Aceste grupuri sunt ceea ce numim fulgi de zăpadă.
Fulgi de nea tipici
Variația căderii zăpezii
Pe baza intensității și a duratei, ninsorile pot fi clasificate ca zăpadă (cădere de zăpadă ușoară), ploaie de zăpadă, furtună de zăpadă (cădere de zăpadă de intensitate medie) și viscol. În Statele Unite și Canada, o ninsoare este clasificată ca viscol dacă; viteza susținută a vântului atinge 56 km/h (35 mile pe oră), iar vizibilitatea este redusă la mai puțin de 400 de metri (0,2 mile).
Dacă dimensiunea particulelor de zăpadă care cad este mai mică de 1 mm în diametru, acestea sunt clasificate ca boabe de zăpadă. Aceste particule mici înghețate sunt ca niște pene și plate, care nu se sparg după impact.
În afară de regiunile polare, căderile de zăpadă sunt predominante în regiunile muntoase ale lumii. La 48 de grade latitudine în emisfera nordică, stratul de zăpadă permanent se găsește la aproximativ 2.500 de metri deasupra nivelului mării. În Groenlanda, situată între 58 de grade și 83 de grade latitudini nordice, acest nivel este între 100-500 de metri.
4. Lapoviță
Cod METAR: GS
Graupel, cunoscut și sub denumirea de pelete de zăpadă, sau grindină moale, este un tip distinct de precipitații constând din fulgi de zăpadă crocanți, fragili și opaci (gheață de cremă) de formă circulară. Acestea au, de obicei, între 2-5 mm în diametru.
Formarea graupelului are loc atunci când cristalele de gheață intră în contact cu picăturile de apă suprarăcite la altitudini mari. Aceste picături suprarăcite sunt minute, nu mai mult de 10 micrometri în diametru și pot rămâne în stare lichidă chiar și la -40 de grade Celsius.
La contact, picăturile suprarăcite îngheață instantaneu pe suprafața cristalelor de gheață. Această formațiune este cunoscută sub numele de gheață rimed sau rimed. Odată ce cristalele de zăpadă sunt acoperite în întregime cu formarea și își pierd forma inițială, ele devin cunoscute sub numele de graupel.
Graupel diferă de grindina și pelete de gheață prin forma, dimensiunea și mecanismul sub care cade. Grindina, care apare doar în timpul furtunii sau a grindinii, este tare și are o textură uniformă în comparație cu graupelul fragil.
5. Grindină
Cod METAR: GR
Grindina este un alt tip de precipitații înghețate care cade sub formă de bucăți de gheață relativ mari și neregulate, cunoscute sub numele de grindină. În medie, grindina are un diametru de peste 5 milimetri și sunt mai mari decât graupelul. Piesele mari pot măsura până la 15 cm în diametru.
Formarea pietrelor de grindină are loc în norii de furtună cu temperaturi sub nivelul de îngheț la altitudini mai mari. Grindină mare este compusă din mai multe straturi de gheață de grosimi diferite. Acest lucru se datorează mișcării grindinei în interiorul norului, conduse de un vânt puternic ascendent.
Pe măsură ce grindina se mișcă, dacă intră în contact cu o regiune din interiorul norului cu o concentrație mare de picături de apă suprarăcită (care îngheață pe suprafața grindinei), aceștia dobândesc un nou strat gros. Pe de altă parte, grindina capătă un strat subțire și sticlos de gheață atunci când se deplasează prin zone cu conținut ridicat de vapori de apă din nor.
Grindină este cea mai frecventă de-a lungul crestelor muntoase de la latitudinile mijlocii, între tropice și Cercul Arctic (emisfera nordică).
Cea mai mare parte a regiunii de sud-vest a Chinei primește furtuni intense de grindină care duc adesea la decese și pagube materiale. În Statele Unite, o regiune vastă care se extinde din Wyoming până în Texas se confruntă cu furtuni periodice și precipitații cu grindină. Această regiune este cunoscută și sub denumirea de „Hailstorm Alley”.
Alte tipuri de precipitații
Megacriometeorul este un tip rar de precipitații care au loc în condiții atmosferice ciudate. Este asemănător, în multe privințe, cu grindină mare. Ele pot cântări oriunde între mai puțin de un kilogram (aproximativ 1 liră) și câteva kg.
Cel mai mare megacriometeor înregistrat, care cântărea aproape 400 de kilograme (881 de lire sterline), a fost găsit în 2004, lângă orașul Toledo, Spania. O altă bucată masivă, cu peste 200 kg în greutate, a fost găsită în Brazilia în 1997. Datorită dimensiunii și impactului lor asupra suprafeței pământului, megacriometeorii sunt adesea confundați cu meteorii.
Spre deosebire de alte tipuri de precipitații, mecanismul exact din spatele formării megacriometeorilor este încă neclar. Studiile au arătat însă anumite asemănări între ele și grindina.
Ce cauzează precipitațiile?
În termeni simpli, precipitațiile apar atunci când picăturile de apă sau cristalele de gheață din interiorul norilor devin suficient de mari încât aerul de sub ei să nu le mai țină greutatea, ceea ce duce la cădere.
În cele mai multe cazuri, în special la altitudini mari, precipitațiile încep ca zăpadă (pe măsură ce picăturile de apă îngheață la temperaturi de îngheț). Cu toate acestea, când cristalele de zăpadă cad printr-o masă de aer mai caldă, ele devin picături de ploaie.
Este ceața o precipitație?
Mai degrabă decât precipitații, ceața este un nor jos care poartă picături de apă minuscule și chiar cristale de gheață. Pot produce precipitații ușoare sub formă de burniță și zăpadă.
Ceața apar în condiții extrem de umede când apa gazoasă sau vaporii de apă se condensează în picături mici. Pentru ca vaporii de apă să se condenseze în atmosferă, este necesară prezența unor particule solide minuscule, cum ar fi praful, sarea de mare sau carbonul impur (nuclee de condensare a norilor). Ceața poate fi clasificată în diferite tipuri, inclusiv radiații, advecție, vale și ceață înghețată.
Cum se înregistrează sau se măsoară precipitațiile?
Metoda tradițională de măsurare a precipitațiilor lichide folosește un pluviometru, un vas mic cilindric cu un capăt superior deschis și o scală atașată. Pluviometrele sunt de diferite tipuri, inclusiv tipul cu găleată basculantă, tipul cântăririi cu înregistrare și tipul cilindric fără înregistrare.
O altă metodă, mai sofisticată, de măsurare a precipitațiilor implică utilizarea tehnologiei radar. Prin trimiterea și ascultarea semnalelor de retrodifuzare din atmosferă, radarele meteo pot determina indirect tipul, dimensiunea particulelor și cantitatea precipitațiilor. Cele mai multe radare meteo moderne sunt puls-Doppler.
Un astfel de instrument este Cloud Profiling Radar, o componentă a satelitului de observare a Pământului CloudSat al NASA.
