Précipitation: signification, processus et types

Après avoir lu cet article, vous apprendrez: - 1. La signification de la précipitation 2. Le processus de la précipitation 3. Les types.

Signification de précipitation:

Les précipitations peuvent être définies comme de l'eau sous forme liquide ou solide tombant sur la terre.

ou,

La quantité totale d'eau qui tombe sur une zone donnée sous forme de pluie, de neige ou de grêle est appelée précipitation.

Processus de précipitation:

Les précipitations sont causées par la condensation des vapeurs d'eau de la masse d'air. La masse d'air ascendante contenant suffisamment de vapeurs d'eau devient saturée par refroidissement adiabatique. La condensation des vapeurs d'eau entraîne la formation de nuages. Chaque nuage contient des courants ascendants et descendants.

Le développement et la hauteur des nuages ​​dépendent du courant ascendant. Plus fort est le courant ascendant, plus la hauteur du nuage est grande. Lorsque l'eau liquide augmente, la force du courant ascendant diminue et le courant descendant commence à augmenter. Il en résulte une précipitation.

Même si tous les nuages ​​contiennent de l'eau, certains produisent des précipitations, d'autres non. Dans certains cas, l'humidité précipitée tombe des nuages, mais elle s'évapore de l'atmosphère avant d'atteindre la surface de la terre.

Les précipitations ne surviennent que lorsque les gouttelettes de nuages ​​ou les cristaux de glace atteignent une taille telle qu'ils peuvent vaincre les courants ascendants dans l'atmosphère. Cela signifie que certains processus spéciaux fonctionnent dans un nuage d'où tombent les précipitations.

Deux processus peuvent expliquer ces mécanismes:

1. Processus Bergeron.

2. Collision - Processus de coalescence.

je. Processus Bergeron:

Dans ce processus, les nuages ​​contiennent un mélange de cristaux de glace et de gouttelettes d’eau super-refroidies. Lorsqu'un cristal de glace entre en collision avec une gouttelette d'eau super refroidie, il en résulte le gel de la gouttelette. Ce processus est basé sur deux propriétés de l'eau.

Première propriété:

Les gouttelettes d'eau dans un nuage ne gèlent pas à 0 ° C mais restent sous forme d'eau jusqu'à -40 ° C. C'est ce qu'on appelle l'eau super refroidie. L'eau super-refroidie a tendance à geler, si elle est perturbée. Par conséquent, l'eau super refroidie nécessite des noyaux sur lesquels ceux-ci peuvent geler. Ces noyaux sont appelés noyaux de congélation. Cependant, les noyaux de congélation sont rares dans l'atmosphère.

Ainsi, lorsque les courants d'air ascendants montent bien au-dessus du niveau de gel, certaines des gouttelettes d'eau se transforment en glace. Si un seul cristal de glace est introduit dans un nuage de gouttelettes d’eau super refroidie, tout le nuage se transforme rapidement en un nuage entièrement de glace.

Deuxième propriété de l'eau:

La pression de vapeur de saturation (e _s ) sur le cristal de glace est inférieure à celle sur l'eau. Un gradient de pression de vapeur est créé entre l’eau et les cristaux de glace. Les cristaux de glace se développent au détriment de l’eau super refroidie. Lorsque ces cristaux de glace deviennent suffisamment gros, ils commencent à tomber du nuage. Ces cristaux de glace fondent avant d'atteindre le sol et tombent sous la pluie.

ii. Collision - Processus de coalescence:

Ce processus est applicable aux nuages ​​pour lesquels la base de tels nuages ​​ne dépasse pas le niveau de gel. Ces nuages ​​s'appellent des nuages ​​chauds. Ces nuages ​​contiennent un grand nombre de gouttelettes de différentes tailles. Les grosses gouttes grossissent au détriment des plus petites. En tant que telles, elles entrent en collision avec les gouttelettes plus petites qui sont capturées et en font partie intégrante.

Dans un gros nuage, les gouttelettes de nuage sont constamment portées vers le haut et le bas par les courants ascendants et descendants. Par conséquent, ces gouttes atteignent rapidement la taille requise. En ce qui concerne la taille requise des gouttes de pluie, il convient de noter que les gouttes d’eau doivent avoir un diamètre supérieur à 100 µ.

Les gouttelettes de nuage entrent en collision pour former des particules de plus grande taille avec un diamètre de 500 µ. C'est la taille des gouttelettes d'eau dans la bruine. D'autres collisions augmentent la taille des gouttes et produisent des pluies. Il a été constaté qu’une goutte de 500 µm de diamètre mettrait à peine 10 minutes pour atteindre le sol à partir d’une base de nuages ​​située à 1 000 m au-dessus de la surface de la Terre.

Les gouttes de pluie moyennes peuvent avoir un diamètre compris entre 1 000 et 2 000 µm, mais elles peuvent atteindre un diamètre maximal d’environ 7 000 µm. Au-dessus de cette valeur, elles deviennent instables et se cassent en gouttelettes plus petites. Ce type de précipitation se produit dans les nuages ​​chauds des zones équatoriales et tropicales.

Outre la collision, l'électrification entre les gouttelettes joue un rôle important dans la coalescence. Si les gouttelettes en collision ont des charges électriques opposées, la coalescence est facilement obtenue.

Nous savons que tous les nuages ​​peuvent ne causer aucune précipitation. Les nuages ​​qui ne provoquent pas de précipitation peuvent avoir de petites gouttelettes de taille uniforme. Ce type de situation peut conduire à une stabilité colloïdale dans les nuages.

La croissance des nuages ​​ne va pas augmenter en raison de la petite taille des gouttelettes, une collision entre les gouttelettes peut ne pas avoir lieu. Par conséquent, ces gouttelettes de nuage peuvent descendre lentement à une vitesse uniforme sans aucune collision. Ainsi, tous les nuages ​​pour lesquels les gouttelettes de nuages ​​ne sont pas de la taille requise risquent de ne produire aucune précipitation.

Dans les deux processus, les précipitations se produiront plus longtemps si l’humidité est suffisante.

Types de précipitation:

Il existe trois types de précipitations:

1. Précipitations orographiques,

2. précipitations par convection (type convectif), et

3. Précipitations cycloniques ou frontales.

1. Précipitations orographiques:

Ce type de précipitation se produit lorsque la masse d'air humide monte du côté au vent de la montagne. La masse d'air humide est plus légère que la masse d'air sec. Par conséquent, les forces de flottabilité poussent la masse d'air le long de la pente de la montagne et se refroidissent au taux adiabatique sec. Lorsque le refroidissement est suffisant, la masse d'air devient saturée et la condensation commence. En conséquence, le niveau de condensation est atteint et les nuages ​​commencent à se former.

Lorsque les montagnes bloquent la circulation de la masse d’air, l’air se refroidit de manière adiabatique, ce qui entraîne la formation de nuages ​​et de précipitations. Ceci s'appelle précipitation orographique. Ce type de précipitation se produit du côté au vent des montagnes.

Mais du côté sous le vent, les précipitations diminuent brusquement du fait de la masse d’air descendante qui se réchauffe à un taux de déchéance adiabatique sec. La masse d'air qui descend devient sèche et chaude.

En conséquence, les nuages ​​sous le vent disparaissent. Par conséquent, des zones sèches existent toujours du côté sous le vent des montagnes. Celles-ci sont appelées zones d'ombre de pluie. Cela est dû au fait que l’air humide règne du côté du vent et que l’air chaud et sec règne du côté sous le vent.

En Inde, la mousson du sud-ouest provoque de fortes pluies sur la pente au vent des ghats occidentaux, tandis que du côté sous le vent, il existe de vastes zones d'ombre pluviométrique. Il y a une augmentation continue des précipitations du côté du vent jusqu'à une certaine hauteur au-delà de laquelle les précipitations commencent à diminuer. C'est ce qu'on appelle l'inversion des précipitations.

2. Précipitations convectionnelles:

Deux conditions sont nécessaires pour provoquer ce type de précipitation:

je. Chauffage intense de la surface du sol.

ii. Abondant apport d'humidité.

Le rayonnement solaire est la principale source de chaleur à l'origine des courants de convection dans l'air. Ce processus commence lorsque la surface est chauffée de manière inégale. Au cours de la journée, l'air au-dessus du sol nu deviendra plus chaud que celui de la forêt adjacente.

L'air chaud est moins dense que l'air froid. Les courants de convection sont configurés pour forcer l'air à augmenter. L'air est refroidi de manière adiabatique et sa température diminuera à mesure qu'il monte. La masse d'air continuera à augmenter tant qu'il restera plus chaud que l'air ambiant.

La masse d'air en hausse devient saturée à mesure qu'elle se refroidit de manière adiabatique. La condensation commence et la colonne d'air en montée se transforme en un cumulus gonflé. Si la convection se poursuit fortement, le nuage se développe en un cumulonimbus dense.

De fortes précipitations sont toujours associées à ce type de nuage. Les précipitations de type convectif sont un phénomène de temps chaud. Il est généralement associé au tonnerre, à la foudre et aux vents forts en surface. Parfois, la grêle y est aussi associée.

Importance dans les plantes cultivées:

Ce type de précipitation survient aux latitudes basses et dans les zones tempérées. Il se produit généralement pendant les mois d'été pendant la soirée. En montagne, ces précipitations sont de très courte durée et consistent en de fortes averses. Les précipitations convectives sont moins efficaces pour la croissance des cultures que les pluies régulières.

Dans ce cas, le ruissellement est maximum, il ne reste donc que peu d'eau pour pénétrer dans le sol. Cependant, dans la région tempérée, il est le plus efficace pour favoriser la croissance des plantes. La raison principale en est que, dans les latitudes moyennes, il n’apparaît que pendant la saison chaude, lorsque la végétation est très active.

3. Précipitations cycloniques ou frontales:

Il se produit lorsque des masses d'air profondes et étendues convergent et se déplacent vers le haut de sorte que leur refroidissement adiabatique se produise. Pour ce type de précipitation, il est nécessaire de lever la masse d'air.

La précipitation cyclonique peut être obtenue de deux manières:

je. Lorsque deux masses d'air de température et d'humidité différentes se rencontrent à un certain angle, l'air chaud et humide est forcé de s'élever au-dessus de la masse d'air plus lourde et froide.

ii. Lorsque des masses d'air de différentes directions convergent vers le centre, une partie de l'air est forcée vers le haut.

Dans les régions tropicales, il y a peu de différence de température et d'humidité des masses d'air convergentes. L'élévation est presque verticale et s'accompagne de convection. Dans de telles conditions, la convergence fournit le mouvement ascendant initial de la masse d'air instable et provoque de gros nuages ​​et de fortes averses.

Dans les régions tempérées, une zone de contact entre la masse d'air chaud et l'air froid est appelée front. Il peut y avoir un front chaud ou froid. Les précipitations frontales se produisent lorsque l'air chaud et humide monte progressivement sur la masse d'air froid. La cause principale de ces précipitations est le mélange d'air le long du front. Les précipitations frontales le long du front chaud se présentent sous la forme de bruine. Il est toujours répandu et de longue durée.

En cas de front froid, il se présente toujours sous la forme de fortes averses et est de très courte durée. Les précipitations frontales se produisent en Europe et en Amérique du Nord. Pendant la saison hivernale, des précipitations cycloniques se produisent dans le nord de l'Inde.

Importance dans les plantes cultivées:

Les précipitations associées au front chaud ont une intensité faible mais demeurent pendant une longue période. En conséquence, les précipitations s'infiltrent dans le sol et durent des heures entières. Ce type de précipitation est le plus utile pour la croissance des cultures. Par ailleurs, les précipitations associées à un front froid sont de forte intensité et tombent sur une petite zone et durent peu de temps.

En conséquence, la plupart des précipitations ne peuvent pas s'infiltrer dans le sol car elles sont gaspillées rapidement par ruissellement. Par conséquent, les précipitations peuvent être moins importantes pour les plantes cultivées. Ainsi, les précipitations associées au front chaud sont plus utiles pour la croissance des plantes cultivées que celles avec le front froid.