Reën

in Wikipedia, die vrye ensiklopedie
Spring na: navigasie, soek
'n Stortbui sak op die aarde neer.
Reëndruppels val in 'n plas.
'n Skag reën by die basis van 'n donderstorm.

Reën is 'n neerslag in die vorm van vloeistof teenoor ander nie-vloeistof vorme soos sneeu, hael en ysreën. Reën benodig die teenwoordigheid van 'n lig laag van die Aarde se atmosfeer met temperature bo die smeltpunt van water naby en bo die aardoppervlak. Op die Aarde is reën die kondensasie van atmosferiese waterdamp na druppels water swaar genoeg om te val, wat meestal die aardoppervlak bereik. Twee prosesse, wat waarskynlik saamwerk, kan lei tot die versadiging van lug wat weer lei tot reënval: die verkoeling van lug en die toevoeging van water in die lig. Reën wat na die Aarde val maar verdamp voor dit die grond bereik word virga genoem - dit is ook een van die maniere waarop lug versadig word. Neerslag vorm deur die botsings van reëndruppels met ander reëndruppels of yskristalle binne 'n wolk. Die vorm van reëndruppels wissel van oblaat, pannekoekagtige vorms vir groot druppels tot klein sfere vir kleiner druppels.

Vogtigheid wat saam met drie-dimensionele temperatuursones beweeg en verskillende gebiede van vogtigheid bekend as fronte, is die hoofmetodes van reënvorming. Indien voldoende vog en 'n opwaartse beweging teenwoordig is, sal neerslag vanuit konveksie-wolke (dié met 'n sterk, opwaartse, vertikale beweging) val, soos cumulonimbus in donderstorms wat tot nou reënbande kan lei. In bergagtige gebiede is neerslag moontlik waar die opwaartse vloei maksimaliseer binne die windkante van die terrein by 'n elevasie waarby vogtige lug geforseer word om te kondenseer en dan val in die vorm van reën teen die kante van die berge. Aan die lykant van die berge kan woestynklimate bestaan weens die droë lug wat afwaarts vloei en dus verwarming en verdroging van die lugmassa veroorsaak. Die beweging van die moesontrog, of intertropiese konvergensie sone, bring die natseisoen by savanne-klimate. Reën is die primêre bron van varswater vir die meeste streke in die wêreld, en voorsien geskikte toestande vir diverse ekosisteme, sowel as die water vir hidroëlektriese kragsentrales en besproeiing vir verskeie gewasse. Reënval word met 'n reënmeter gemeet. Reënvalhoeveelhede word aktief gemeet deur weerradars en passief deur weersatelliete.

Warmte afkomstig vanaf stedelike gebiede lei tot verhoogde reënval, beide in hoeveelheid en intensiteit, en gewoonlik windaf in stede. Aardverwarming veroorsaak ook veranderinge in globale neerslagpatrone, insluitend natter toestande oor oostelike Noord-Amerika en droër toestande in die trope. Neerslag is 'n hoofkomponent van die watersiklus, en is verantwoordelik vir die meeste varswaterafsettings op die planeet. Die jaarlikse wêreldwye gemiddelde neerslag is 900 mm. Australië is die Aarde se droogste kontinent. Reën is ook bekend, of word vermoed, op ander planete, saamgestel uit metaan, yster, neon en swaelsuur eerder as water.

Vorming[wysig]

Diagram wys dat warm lug styg wat reënbuie veroorsaak.
Konveksie-neerslag.
Diagram wys hoe vogtige lug oor die oseaan styg en oor die land invloei, wat afkoeling en reën veroorsaak teen bergkruine.
Orografiese neerslag.

Water-versadigde lug[wysig]

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]

Samevloeiing[wysig]

'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 Marshall Eilande 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]

Bronne[wysig]

Commons-logo.svg
Wikimedia Commons het meer media verwant aan:
Reën (kategorie)
  1. Steve Kempler (2009). “Parameter information page”. NASA Goddard Space Flight Center. URL besoek op 2008-12-27.
  2. Mark Stoelinga (2005-09-12). Atmospheric Thermodynamics. University of Washington, 80. Besoek op 2010-01-30. 
  3. Glossary of Meteorology (June 2000). “Relative Humidity”. American Meteorological Society. URL besoek op 2010-01-29.
  4. Glossary of Meteorology (June 2000). “Cloud”. American Meteorological Society. URL besoek op 2010-01-29.
  5. Naval Meteorology and Oceanography Command (2007). “Atmospheric Moisture”. United States Navy. URL besoek op 2008-12-27.
  6. Glossary of Meteorology (2009). “Adiabatic Process”. American Meteorological Society. URL besoek op 2008-12-27.
  7. TE Technology, Inc (2009). “Peltier Cold Plate”. URL besoek op 2008-12-27.
  8. Glossary of Meteorology (2009). “Radiational cooling”. American Meteorological Society. URL besoek op 2008-12-27.
  9. Robert Fovell (2004). “Approaches to saturation”. University of California in Los Angelese. URL besoek op 2009-02-07.
  10. Robert Penrose Pearce (2002). Meteorology at the Millennium. Academic Press, 66. Besoek op 2009-01-02. 
  11. National Weather Service Office, Spokane, Washington (2009). “Virga and Dry Thunderstorms”. URL besoek op 2009-01-02.
  12. Bart van den Hurk and Eleanor Blyth (2008). “Global maps of Local Land-Atmosphere coupling”. KNMI. URL besoek op 2009-01-02.
  13. Krishna Ramanujan and Brad Bohlander (2002). “Landcover changes may rival greenhouse gases as cause of climate change”. National Aeronautics and Space Administration Goddard Space Flight Center. URL besoek op 2009-01-02.
  14. National Weather Service JetStream (2008). “Air Masses”. URL besoek op 2009-01-02.
  15. Dr. Michael Pidwirny (2008). “CHAPTER 8: Introduction to the Hydrosphere (e). Cloud Formation Processes”. Physical Geography. URL besoek op 2009-01-01.
  16. Glossary of Meteorology (June 2000). “Front”. American Meteorological Society. URL besoek op 2010-01-29.
  17. David Roth. “Unified Surface Analysis Manual”. Hydrometeorological Prediction Center. URL besoek op 2006-10-22.
  18. FMI (2007). “Fog And Stratus - Meteorological Physical Background”. Zentralanstalt für Meteorologie und Geodynamik. URL besoek op 2009-02-07.
  19. Glossary of Meteorology (June 2000). “Warm Rain Process”. American Meteorological Society. URL besoek op 2010-01-15.
  20. Paul Sirvatka (2003). “Cloud Physics: Collision/Coalescence; The Bergeron Process”. College of DuPage. URL besoek op 2009-01-01.
  21. Alistair B. Fraser (2003-01-15). “Bad Meteorology: Raindrops are shaped like teardrops.”. Pennsylvania State University. URL besoek op 2008-04-07.
  22. United States Geological Survey (2009). “Are raindrops tear shaped?”. United States Department of the Interior. URL besoek op 2008-12-27.
  23. Paul Rincon. "Monster raindrops delight experts", British Broadcasting Company, 2004-07-16. URL besoek op 2009-11-30.
  24. J . S. 0guntoyinbo and F. 0. Akintola (1983). “Rainstorm characteristics affecting water availability for agriculture”. IAHS Publication Number 140. URL besoek op 2008-12-27.
  25. Robert A. Houze Jr (October 1997). “Stratiform Precipitation in Regions of Convection: A Meteorological Paradox?”. Bulletin of the American Meteorological Society 78: 2179–2196. Besoek op 2008-12-27.
  26. Norman W. Junker (2008). “An ingredients based methodology for forecasting precipitation associated with MCS’s”. Hydrometeorological Prediction Center. URL besoek op 2009-02-07.
  27. Falling raindrops hit 5 to 20 mph speeds”. Weather Quest. URL besoek op 2008-04-08.
  28. Andrea Prosperetti (1993). “The impact of drops on liquid surfaces and the underwater noise of rain” (PDF). Annual Review of Fluid Mechanics 25: 577–602. DOI:10.1146/annurev.fl.25.010193.003045. Besoek op 2006-12-09.
  29. Ryan C. Rankin (June 2005). “Bubble Resonance”. The Physics of Bubbles, Antibubbles, and all That. URL besoek op 2006-12-09.