Nedbør

Den nedbør menes alle meteorer som faller i atmosfæren og kan være faste eller flytende avhengig av sammensetningen og temperaturen av den sistnevnte. Dette begrepet vær er oftest et flertall og refererer til jordens 's hydrometeors ( iskrystaller eller vanndråper ) som, etter å ha vært utsatt for prosesser for kondensering og aggregering i løpet av de skyene , ble for tung til å forbli i suspensjon i atmosfæren og faller til bakken eller fordampe i virga før du når den. I forlengelsen kan begrepet også brukes om lignende fenomener på andre planeter eller måner som har en atmosfære.

Land nedbør

Typer

Hyppigheten og arten av nedbør i en gitt geografisk region er viktige egenskaper ved klimaet . De gir et viktig bidrag til fruktbarheten og beboeligheten til tempererte eller tropiske soner; i polarområder hjelper de med å opprettholde iskapper. Nedbør kan ha følgende former (noen ganger blandet):

VæskeFast

I værobservasjonsrapporter er nedbørstypen ledsaget av en indikasjon på intensitet (lett, moderat eller tung), samt et mål på synlighet gjennom nedbøren. Observasjonsrapporter indikerer også nedbørens tidsmessige natur: hvis intensiteten varierer raskt og blir ledsaget av tynning, kalles nedbøren en nedbør .

Målt

Nedbør måles i millimeter (mm) tykkelse for flytende nedbør og i centimeter (cm) tykkelse for snø. Nedbør kan også uttrykkes som en flytende ekvivalent av liter per kvadratmeter (L / m²), hvor de to enhetene er ekvivalente ved bruk av tettheten av vann, eller smeltet snø i vann, samlet over et område på 1 kvadratmeter.

Nedbør dannelsesmekanismer

Kondensasjon

Dråper begynner å dannes i luft generelt over frysepunktet når den løftede luften blir litt overmettet med hensyn til omgivelsestemperaturen. Dette krever imidlertid kondenskjerner , støv eller saltkorn som vanndampen avsettes på. Den resulterende kjemiske løsningen senker overflatespenningen som er nødvendig for å danne en dråpe. Det er første dannelse av veldig fine dråper som gir skyen. Som disse dråpene stiger, passerer de under frysepunktet, men forblir stort sett kjølt når temperaturen er mellom -10  o C og 0  o C . Faktisk er frysekjerner mye mindre tilgjengelige enn kondenskjerne, noe som gir mye tid under oppstigningen før den møter en og omdanner dråpene til iskrystaller .

Når dråpene øker i diameter, må en annen prosess finne sted, koalescens, for å nå en diameter som er tilstrekkelig til å danne regndråper. Faktisk når dråpene som dannes av kondens, bare noen få titalls mikron i den tiden det vanligvis kreves for å gi regn.

Sammensmelting

Den koalesens er den sammensmelting av to eller flere dråper av kollisjon for å danne en større. Ettersom dråpene vokser med forskjellige hastigheter, avhengig av konsentrasjonen av vanndamp, vil de bevege seg med en annen hastighet som er relatert til deres diameter og oppstramningen. De større som beveger seg langsommere vil fange de mindre på vei opp, og når de ikke lenger kan støttes av strømmen, vil de komme ned igjen og fortsette å vokse på samme måte.

Bergeron-effekt

Den Bergeron virkning , fra oppdag Tor Bergeron , er den mest effektive av de regn eller Snowdrop dannelsesprosesser. Når iskrystaller til slutt dannes ved frysing av dråper, har de et lavere metningstrykk enn de omkringliggende dråpene. Dråpene fordamper derfor, og vanndampen vil avsettes på krystallene.

Disse krystallene vil også til slutt falle av og smelte sammen med andre for å danne snøflak. De vil også fange opp dråpene ved å samle seg, noe som vil fryse dem hvis temperaturen er under null grader Celsius. Hvis temperaturen i atmosfæren er noe under null over bakken, vil det være snø. På den annen side, hvis frysenivået ikke er på bakken eller hvis det er lag over null i høyden, vil det være en rekke typer nedbør: regn, fryseregn, sludd osv.

Nedbørsformasjonsmodi

For at vanndråper skal danne seg og gi opphav til en sky og deretter nedbør, er det nødvendig med en mekanisme for å bringe luften til metning. Dersom luften er avkjølt av en kald luft adveksjon eller lystransportmekanisme , som i tilfelle av tåkedannelsen , skjer dette ved heving. Når hydrometeorene blir for massive til å bli støttet av den tilgjengelige vertikale bevegelsen, begynner de å falle mot bakken. I tillegg til fasen , er det derfor to typer nedbør, avhengig av mekanismen som forårsaker den vertikale bevegelsen:

  1. Den stratiforme nedbøren som kommer fra den langsomme, store skalaen av fuktighet som kondenserer jevnt. For eksempel :
    • den nedbøren synoptiske forårsaket av depresjon av midlere breddegrader.
    • den kystnære nedbør som forekommer nær kystlinjer og fordi løfte av fuktig luft fra sjøen av de skarpe kantene på kontinentet.
    • den orografiske nedbøren der lettelse tvinger luftmassene til å stige: Vindbakken er da veldig regnfull, de bakre bakkene er tørrere. Den Foehn er en illustrasjon av dette fenomenet.
  2. Den nedbør konvektive resultat av den plutselige økningen i luft ladet med fuktighet masser, med oppdrift , på grunn av ustabiliteten av luften. For eksempel :
    • de stormer og regn isolert eller organisert.
    • de regn konvergens soner hvor stormer utvikle på grunn av ustabil fuktig luft og kan konsentrere convecter med dagtid oppvarming. For eksempel finner vi dette i den intertropiske konvergenssonen og foran kalde fronter.
    • det sykloniske nedbøren der utbredt konvektiv nedbør genereres av organisasjonen av tropiske sykloner .

Disse to typer nedbør er imidlertid ikke gjensidig utelukkende. Det kan faktisk være ustabile områder i en masse regn eller stratiform snø som vil gi opphav til sterkere byger i disse sektorene. Likeledes kan ustabile forhold oppnås ved å løfte. For eksempel kan vind som går opp en skråning føre til at nivået av fri konveksjon overstiger nivået for fri konveksjon i luftpakken som løftes, og skape tordenvær.

En sky vil generelt generere betydelig nedbør når tykkelsen overstiger 4000  fot (1200  m ). Generelt vil en sky ikke generere nedbør hvis tettheten av flytende vann i skyen er mindre enn 0,5  g / m³.

Romlig organisering

Nedbør kan organiseres på forskjellige måter: i store områder, i bånd med nedbør eller isolert. Det avhenger av stabiliteten til luftmassen , vertikale bevegelser i den og lokale effekter. Således, forut for en varmfront , nedbør vil for det meste stratiform og vil dekke flere hundre kilometer i bredde og dybde. På den annen side, før en kaldfront eller i en tropisk syklon , vil nedbøren danne tynne bånd som kan strekke seg sideveis over store avstander. Til slutt vil et regn eller tordenvær gi nedbør noen få kvadratkilometer om gangen og danne en nedbørssøyle under den konvektive skyen.

Nedbør

Nedbør er studiet av akkumuleringer av regn, snø eller annen form for vann ved bruk av måleinstrumenter på stedet eller ved telemetri. Solid state-akkumuleringer tilsettes ved mating til en breen eller et snøfelt  ; det motsatte er ablasjon . Akkumulering av flytende og fast nedbør er en av faktorene som konditionerer klimaet og følgelig utviklingen av menneskelige samfunn, og er ofte et geopolitisk spørsmål .

Flere instrumenter brukes i pluviometri, hvorav regnemåler / pluviograf er den mest kjente. Målingen kan utføres i forskjellige enheter, avhengig av om nedbørstypen er fast eller flytende, men den er redusert til millimeter vannekvivalens, med andre ord i liter per kvadratmeter horisontal overflate, for sammenligningsformålet.

Avsetning

To typer avsetninger kan samles i en regnmåler, men danner sjelden mer enn et spor av akkumulering:

I disse to tilfellene kan vi ikke snakke om nedbør siden dråpene dannes eller avsettes på bakken eller gjenstander uten å falle.

Undersøkelser

I følge Xuebin Zhang (2007) fra avdeling for klimaendringsdeteksjon og analyse av miljø og klimaendringer Canada ( Toronto i Canada ), er mennesker i utviklede land direkte ansvarlige for 50 til 85% av økningen i nedbør som forekommer på tempererte breddegrader (40 -70 ° N). Han analyserte dermed nedbøren etter breddegrad mellom 1925 og 1999. Gjennomsnittet økte med 62  mm på de midtre breddegradene på den nordlige halvkule (USA, Nord-Europa, Russland) mot en nedgang på 98  mm i gjennomsnitt for de tropiske områdene i den nordlige halvkule (Sahel, Shara). Den menneskelige delen ble konfrontert med forskjellige modeller (med og uten klimagassutslipp og sulfaterte jordarter) for å komme til den konklusjonen som er sitert ovenfor. Det verste av alt er at nedbøren har beveget seg raskere enn forventet, og det samme har havnivåstigning. Nåværende anslag undervurderer derfor langsiktige klimarisiko .

Naturlig og kunstig såing

I naturen deltar forskjellige prosesser i såing av atmosfæren, passivt og / eller av levende arter.

Naturlig såing
  • Prosessen kan være rent fysisk: Når to lag med skyer, hvorav det høyeste er iskrystaller ( cirrus- type ), er atskilt med et tørt lag, kan iskrystaller falle fra det høyere. Disse sublimerer seg delvis i det tørre laget, men de som blir igjen vil tjene som iskjerner og føre til en økning i nedbørhastigheten i det nedre laget, nøyaktig etter samme prinsipp som kunstig såing.
  • Såing kan også utføres av molekyler ( biogene aerosoler ) som sendes ut av marine (alger) eller terrestriske (trær) planter. Flere nylige eksperimenter har igjen gjort oppmerksom på trærnes rolle i forhold til regn og klima. De foreslår at retrospektive og prospektive studier av det førindustrielle klimaet bør ta hensyn til dette bedre, for å bedre forstå effekten av planktonblomstring , avskoging, og fordi skyer fremdeles er den primære kilden til usikkerhet i forståelsen og modelleringen av hvordan menneskeskapte utslipp påvirker atmosfæren. Terpener, inkludert α-pinen (flyktig forbindelse som er ansvarlig for lukten av gran i skogen), er en del av den, samt betainer som slippes ut i atmosfæren med sjøspray av planteplankton . I femti år har forskjellige forfattere inkludert James Lovelock i Gaia-hypotesen hevdet at det er en tilbakemeldingsløkke her som kan ha blitt favorisert av naturlig seleksjon under evolusjonen  ; den alger og trær virker så for millioner av år å bidra til å vedlikeholde og stabilisere globalt klima , den vannsyklusen og næringsstoffer ( nitrogen , fosfor og svovel i særdeleshet) i sin favør.
Kunstig såing

Nedbør kan utløses ved å spre sølvjodidstøv på en sky . Dette tilsvarer innføring av iskjerner , som akselererer dannelsen av iskrystaller og gir Bergeron-effekten nevnt ovenfor. Dette er en måte å begrense størrelsen på haglsteinene også ved å skape mer konkurranse om tilgjengelig vanndamp.

Teknikken er veldig effektiv i laboratoriet, men i naturen er dens effektivitet begrenset ifølge Jean-Louis Brenguier, leder for den eksperimentelle meteorologigruppen i Météo-France , med mindre vi bruker veldig store summer for å følge skyen gjennom hele livet. Dette hindrer imidlertid ikke det russiske atmosfæriske teknologibyrået i å bruke denne teknikken til å spre skyer over Moskva under visse høytider og offisielle besøk eller å begrense mengden snø.

Utenomjordisk nedbør

mars

Mars ' atmosfære er veldig tynn, hovedsakelig sammensatt av karbondioksid (95%), nitrogen (3%) og argon (1,6%), og inneholder spor av oksygen , vann og metan . Det er skyer av vann og karbondioksid som ligner veldig på cirrusskyer . Noen skyer er så tynne at de bare kan sees når de reflekterer sollys i mørket. I denne forstand er de nær de skyllende skyene på jorden. Den Phoenix sonde bemerkes iskrystaller som faller fra disse skyer i en høyde på 4  km og sublimerer inn i en virga over 2,5  km .

Venus

I Venus-atmosfæren er det ofte regn med svovelsyre (H 2 SO 4 ), men når aldri bakken (temperatur på 470  ° C ). De fordamper fra varmen før de når virgaoverflaten . Svovelsyre fordamper ved rundt 300  ° C og nedbrytes i vann og svoveldioksid. Fra skylaget, mellom 48 og 58  km høyde, støter disse syrendråpene på temperaturer slik at de til slutt fordamper i en høyde på rundt 30  km og deretter går tilbake til skyene.

Titan

Titan , Saturnus satellitt, gjennomgår metan en syklus som ligner på vann på jorden . Denne, ved gjennomsnittstemperaturen til Titan, er i gassform , men atmosfæren til Titan blir gradvis ødelagt i den øvre atmosfæren. De mer komplekse karbonforbindelsene, dannet av metan, er flytende ved disse temperaturene. Disse forbindelsene faller i form av regn og danner innsjøer noen få meters dyp, som kan dekkes av ammoniakkblokker.

Innsjøene fordamper, men ingen kjemiske eller fysiske prosesser (under forholdene som er tilstede på Titan) tillater at disse forbindelsene transformeres tilbake til metan. Det meste av metanet må derfor stamme fra overflaten eller kryovulkaner som transporterer det til atmosfæren der det kondenserer igjen og faller tilbake i form av metanregn, og fullfører syklusen. Dette betyr at det må være en fornyelse av metan i atmosfæren.

Nordpolen opplever mye nedbør - sannsynligvis metan eller etan - om vinteren. Når sesongen endrer seg, opplever sør i sin tur disse regnværene. Disse regnværene forsyner innsjøer eller hav med metan eller flytende etan ved polen.

Andre planeter og satellitter

  • Det er teoretisk mulig å møte ammoniakk eller metan virga på gassgiganter som Jupiter og Neptun .
  • På gassformede planeter kan det forekomme utfelling av flytende diamant i noen gasslag i det indre av planeten. Forskere, inkludert Kevin Baines fra Jet Propulsion Laboratory og University of Wisconsin i Madison , har fremmet denne hypotesen. Kraftig lyn ville slå metanet i atmosfæren og gjøre det til sot . Sistnevnte ville falle under tyngdekraften og gradvis forvandles til grafittbiter , deretter til diamanter, under påvirkning av økningen i trykk og temperatur. Denne hypotesen er ikke enstemmig, og det er vanskelig å bevise in situ .
  • På overopphetede terrestriske planeter kan det komme regn av stein eller metall.

Merknader og referanser

  1. “  Nedbør  ” , meteorologisk ordliste , om Météo-France (konsultert 31. juli 2014 ) .
  2. "  Nedbør  " , av den franske Academy Dictionary, 9 th edition (tilgjengelig på en st august 2017 ) .
  3. "  Nedbør  " , stor ordbok , på Office québécois de la langue française (åpnet 30. oktober 2014 ) .
  4. "  Nedbør  " , leksikografi , om National Center for Textual and Lexical Resources (åpnet 30. oktober 2014 ) .
  5. World Meteorological Organization , "  Precipitation  " , Meteorological Glossary on Eumetcal (åpnet 31. juli 2014 ) .
  6. "  IRM - Rain  " , på KMI (åpnet 26. juni 2020 )
  7. "  Ordliste - nedbørshøyde  " , på meteofrance.fr (åpnet 26. juni 2020 )
  8. “  Kondens  ” , Ordliste , Météo-France (åpnet 30. juli 2014 ) .
  9. “  Coalescence  ” , Ordliste , Météo-France (åpnet 30. juli 2014 ) .
  10. “  Bergeron-effekt  ” , forståelse av værmeldingen , Météo-France (åpnet 30. juli 2014 ) .
  11. (in) "  Nedbør  " (åpnet 18. juni 2014 ) .
  12. (in) Federal Aviation Administration , Aviation Weather For Pilots and Flight Operations Personnel ,1975( les online ) , s.  43.
  13. (in) William Cotton og Richard Anthes, Storm og Cloud Dynamics , vol.  44, Academic Press , koll.  "International geophysics series",1989, 880  s. ( ISBN  0-12-192530-7 ) , s.  5.
  14. World Meteorological Organization , "  Accumulation  " , Glossary of Meteorology on Eumetcal (åpnet 17. oktober 2013 ) .
  15. (i) X. Zhang , FW Zwiers , GC Hegerl , FH Lambert og NP Gillett , "  Detection of human influences are 20th century precipitation trends  " , Nature , vol.  448,Juli 2007, s.  461–465 ( DOI  10.1038 / nature06025 ).
  16. Nedbør , University of Quebec i Montreal, koll.  “Generell meteorologi” ( les online ) , kap.  6.
  17. (in) "  Seeder-feeder  " , Meteorology Glossary on American Meteorological Society (åpnet 2. september 2013 ) .
  18. (i) B. Geerts, "  Nedbør og orografi  " , Notater om University of Wyoming (åpnet 2. september 2013 ) .
  19. Kirkby, J. et al. Natur https://dx.doi.org/10.1038/nature17953 (2016).
  20. Tröstl, J. et al. Natur Rollen til organiske forbindelser med lav volatilitet i innledende partikkelvekst i atmosfæren https://dx.doi.org/10.1038/nature18271 (2016).
  21. Bianchi, F. et al. (2016) Ny partikkeldannelse i den frie troposfæren: Et spørsmål om kjemi og timing Science 352, 1109–1112 ( abstrakt ).
  22. Davide Castelvecchi (2016) Sky-såing overraskelse kan forbedre klimaprognoser Et molekyl laget av trær kan frø skyer, noe som tyder på at førindustriell himmel var mindre solrik enn antatt . 25. mai 2016
  23. (i) "  Nedbør enhencement  "Agency russiske luftbårne teknologier (tilgjengelig på en st september 2013 ) .
  24. (i) Emily Lakdawalla , "  Phoenix Update, Sol 123: Pressebriefing med karbonater, leire og snø!  » , On The Planetary Society ,september 2008(åpnet 31. august 2013 ) .
  25. (in) "  NASA Mars Lander Ser Falling Snow, Soil Data Suggest Liquid Past  "NASA ,29. september 2008(åpnet 31. august 2013 ) .
  26. (in) Paul Rincon, "  Planet Venus: Earth's 'evil twin'  'BBC (åpnet 27. juli 2014 ) .
  27. (i) "  Resultater fra Mars Express og Huygens  ' , ESA-nyheterEuropean Space Agency ,30. november 2005(åpnet 27. juli 2014 ) .
  28. David Namias , "  Science: Possible 'Diamond Showers' on Saturn and Jupiter  ", BFMTV ,15. oktober 2013( les online , konsultert 28. juli 2014 ).

Se også

Bibliografi

  • Byers HR (1965) Elements of Cloud Physics . University of Chicago Press, 191 s.
  • Chan CH & Perkins LH (1989) Overvåking av spor organiske forurensninger i atmosfærisk nedbør. Journal of Great Lakes Research, 15 (3), 465-475 ( abstrakt ).
  • Czys R & al. (1996) En fysisk basert, ikke-dimensjonal parameter for å skille mellom steder med iskaldt regn og ispiller . Wea. Prognoser 11 591-598.
  • Houghton DD (1985) Handbook of Applied Meteorology . Wiley Press, New York .
  • Penn S (1957) Spådommen om snø versus regn . Prognoseguide nr. 2, US Weather Bureau, 29 s.
  • Rauber, RM & al. (2001) “Et synoptisk værmønster og lydbasert klimatologi av frysende nedbør i USA øst for Rocky Mountains”. Journal of Applied Meteorology , vol.  40, n o  10, s.  1724–1747
  • Rogers RR & MK Yau (1989) Et kort kurs i skyfysikk . 3. utg., Pergammon Press.

Relaterte artikler

Eksterne linker