Reën

Lug bevat waterdamp en die hoeveelheid water in 'n gegewe massa droë lug word gemeet in massa (gram) water per massa droë lug.[1][2] Die hoeveelheid vog in lug word ook algemeen gegee as relatiewe humiditeit – die fraksie totale waterdamp wat lug kan bevat by 'n spesifieke temperatuur.[3] Die hoeveelheid waterdamp wat 'n sekere volume lug kan bevat voor dit versadig is (100% relatiewe humiditeit) en dan 'n wolk vorm ('n groep sigbare en klein water- en ysdeeltjies gesuspendeer bo die aardoppervlakte)[4] is temperatuurafhanklik. Warmer lug kan meer water opneem as koeler lug voor dit versadig word. Daarom, een manier waarop 'n volume lug versadig kan word is deur afkoeling. Die doupunt is die temperatuur tot waarby 'n volume lug afgekoel moet word by die versadigingspunt.[5]

Daar bestaan vier hoofmeganismes vir die afkoeling van lug tot by die doupunt:

• adiabatiese verkoeling,
• geleidingsverkoeling,
• stralingsverkoeling en
• verdampingsverkoeling.

Adiabatiese verkoeling ontstaan wanneer lug styg en uitsit.[6] Die lug kan styg weens konveksie, grootskaalse atmosferiese bewegings, of 'n fisiese grens soos 'n bergreeks (orografiese styging). Geleidingsverkoeling vind plaas wanneer die lug in kontak met 'n koue oppervlakte kom,[7] gewoonlik vanaf een oppervlak na 'n ander gewaai, byvoorbeeld vanaf 'n vloeistof wateroppervlakte na 'n kouer landoppervlakte. Stralingsverkoeling vind plaas weens die uitstraling van infrarooi straling, óf deur die lug, óf deur die grondoppervlakte onder die lug.[8] Verdampingsverkoeling vind plaas wanneer vog tot die lug gevoeg word deur verdamping, wat die lugtemperatuur forseer om sy natbaltemperatuur af te koel, of totdat dit versadiging bereik.[9]

Die hoofwyses waarop waterdamp tot lug gevoeg word is:

• windkonvergensie na areas van opwaartse beweging,[10]
• neerslag of virga wat van bo val,[11]
• verwarming en verdamping van water gedurende die dag vanaf oseaanoppervlaktes, waterliggame of vleilande,[12]
• transpirasie van plante,[13]
• koel of droë lug wat oor warmer water beweeg,[14] en
• stygende lug oor berge.[15]

Waterdamp begin normaalweg kondenseer op kondensasiekerne soos stof, ys, en sout om wolke te vorm. Verhoogde dele van fronte (wat drie-dimensioneel in die natuur is)[16] dryf wye gebiede van opwaartse beweging binne die Aarde se atmosfeer wat wolke vorm, soos altostratus of cirrostratus.[17] Stratuswolke is 'n stabiele wolkbedekking wat neig om te vorm wanneer 'n koel, stabiele lugmassa vasgevang word onder 'n warm lugmassa. Dit kan ook vorm weens die styging van adveksie mis gedurende toestande met 'n ligte wind.[18]

'n Illustrasie wat toon hoe die vorm van 'n reëndruppel afhanklik is van sy grootte.

Samevloeiing vind plaas wanneer waterdruppels saamsmelt om groter waterdruppels te vorm, of wanneer waterdruppels vries op 'n yskristal. Lugweerstand veroorsaak tipies dat waterdruppels in 'n wolk stasionêr bly. Wanneer lugturbulensie plaasvind bots waterdruppels, wat groter waterdruppels produseer. Soos hierdie groot waterdruppels daal hou samevloeiing aan totdat waterdruppels groot genoeg word om die lugweerstand te oorkom en dan val as reën. Samevloeiing gebeur gewoonlik in wolke bo vriespunt, en staan ook bekend as die warmreën proses.[19] In wolke benede vriespunt, wanneer yskristalle genoeg massa optel sal dit begin val. Dit vereis gewoonlik meer massatoevoeging as samevloeiing wanneer dit tussen kristal en buurdruppel plaasvind. Hierdie proses is temperatuurafhanklik, omdat superverkoelde waterdruppels net bestaan in 'n wolk benede die vriespunt van water. Hierdie yskristalle mag smelt soos wat dit na die Aarde val, afhangende van die temperatuurverskil tussen die wolk en aardoppervlak.[20]

Reëndruppels beskik groottes wat strek vanaf 0,1 mm tot 9 mm gemiddelde deursnee. Bo dít neig die druppels om op te breek. Kleiner druppels word wolkdruppels genoem, en hul vorm is sferies. Soos wat die reëndruppel se grootte toeneem, word die vorm daarvan meer oblaat, met die grootste deursnee wat die aankomende lugvloei wys. Groot reëndruppels word toenemend platter teen die bodem, soos 'n hamburger, met baie groot druppels wat meer lyk soos valskerms.[21] Teenoor algemene menings lyk die vorm van 'n waterdruppel glad nie soos 'n traandruppel nie.[22] Die grootste reëndruppels op Aarde is gemeet in Brasilië en die Marshalleilande in 2004 – sommige was so groot soos 10 mm. Die noemenswaardige grootte kan verduidelik word deur kondensasie op groot rookdeeltjies of deur botsings tussen druppels in klein streke met 'n betreklike hoe inhoud van vloeistof water.[23]

Intensiteit en duur van reënval beskik gewoonlik 'n omgekeerde verwantskap, dus hoë intensiteit storms sal waarskynlik van korte duur wees en lae intensiteit storms van 'n langer duur.[24][25] Reëndruppels wat geassosieer word met gesmelte hael neig om groter as ander reendruppels te wees.[26] Reëndruppels se botsing met die aardoppervlak geskied by hul eindsnelheid, wat groter sal wees vir groter druppels, weens die groter massa tot sleurkrag verhouding. By seevlak sonder wind sal 0,5 mm druppels bots teen ongeveer 2 m/s, terwyl groter 5 mm druppels 'n eindsnelheid van 9 m/s kan bereik.[27] Die klank van reendruppels wat water slaan word veroorsaak deur borrels lug wat onderwater ossileer. [28] [29]