Pluja

miniatura|Pluja

La pluja és precipitació en forma de gotes d'aigua líquida, de diàmetre superior a 0.5 mm, tot i que si es dispersa les gotes poden tenir una mida inferior. El diàmetre de cada gota de pluja pot arribar als 3 mm, i el diàmetre màxim de les gotes unides és de 7 mm.

Les gotes de pluja tenen el seu origen en els núvols, formats a partir de la condensació del vapor d'aigua present a l'atmosfera, a causa del refredament adiabàtic que experimenten les parcel·les d'aire ascendent, i cauen per efecte de la gravetat.

Es tracta d'un meteor que forma part del cicle de l'aigua.

Formació miniatura|Mida de les gotes d'aigua: A) Les gotes no tenen la forma amb què s'acostumen a representar. B) Les gotes molt petites són gairebé esfèriques. C) La part inferior de les gotes més grans s'aplana a causa de la resistència de l'aire, cosa que els dona l'aparença d'un panet rodó. D) Les gotes grans oposen més resistència a l'aire i això les fa inestables. E) Les gotes molt grans es divideixen a causa de la resistència de l'aire.

Aire humit i condensació L'aire de la troposfera conté vapor d'aigua, la quantitat del qual es pot mesurar en forma de proporció de mescla (proporció de la massa del vapor d'aigua respecte a la massa d'aire sec). http://glossary.ametsoc.org/wiki/Mixing_ratio Una altra manera més comuna de mesurar el vapor d'aigua contingut en l'aire és la humitat relativa; és a dir, la proporció, en tant per cent, de la quantitat de vapor present a l'atmosfera respecte a la que aquesta pot suportar abans de saturar-se. Quan s'arriba al punt de saturació (100% d'humitat relativa), el vapor d'aigua es condensa en forma d'aigua líquida, formant núvols o boira, sempre que hi hagi la presència de nuclis de condensació (pols, pòl·lens, aerosols...), unes partícules microscòpiques extraordinàriament abundants a l'atmosfera.

El vapor d'aigua que pot contenir l'atmosfera abans de saturar-se depèn, bàsicament, de la pressió atmosfèrica i de la temperatura. En general, donada una determinada pressió atmosfèrica, l'aire admet més vapor com més alta és la temperatura. Per tant, un dels camins que pot dur a la saturació de l'aire és el refredament.

L'aire humit es pot refredar amb diversos mecanismes. El més comú és el refredament per ascens: l'aire ascendeix, i quan més s'eleva més disminueix la seva temperatura. Aquesta baixada de temperatura és conseqüència del descens de la pressió atmosfèrica. Un altre mecanisme de refredament pot ser la barreja d'una massa d'aire càlida i humida amb una de més freda.

L'aire adquireix humitat a partir de diverses fonts, mitjançant l'evaporació de l'aigua de la superfície dels oceans, llacs i rius, i de la transpiració de les plantes. L'evaporació de l'aigua té lloc quan es dona un contrast de temperatura.

Creixement i evolució de les gotes de pluja En un núvol calent, les gotetes augmenten de mida per condensació del vapor d'aigua que les envolta i per coalescència (l'addició d'una o més petites gotes per col·lisió per tal de formar una gota més gran) amb altres gotes. Mentre aquestes gotetes diminutes no mesuren més de 0,006 mm, són sostingudes pels més lleugers moviments ascendents de l'aire. El seu creixement va formant gotes més grosses fins a arribar un moment, al voltant de 0,5 mm de diàmetre, que els corrents ascendents són incapaços de sostenir-les en suspensió i cauen en forma de pluja.

En un núvol fred, si les gotetes troben nuclis de congelació (que són molt menys habituals que els de condensació), es transformaran en cristalls de gel. Aquests cristalls creixeran per condensació, però sobretot per l'efecte Bergeron, i acabaran caient tot capturant altres flocs més petits per augmentar la seva mida. Quan passen per capes d'aire que són per sobre del punt de congelació, els flocs es fonen i continuen creixent com les gotes dels núvols calents. Les variacions de la temperatura durant el seu recorregut poden ocasionar altres formes de precipitació, com la pluja gelant o la calamarsa.

Segons la humitat relativa de l'aire que es troba sota del núvol, una part de les gotes de pluja poden evaporar-se abans d'arribar a terra. Quan l'aire és molt sec, la pluja s'evapora completament abans d'arribar a terra i dona origen al fenomen conegut amb el nom de virga. Això es produeix sovint als deserts càlids i secs, però també allà on la pluja prové de núvols amb poca extensió vertical.

Pluja artificial És possible crear pluja artificial per nucleació de petites gotes d'aigua amb l'ajuda d'un producte químic que actuï com a nucli de condensació. La sembra de núvols consisteix a dispersar aquest agent a l'altura dels núvols amb avions o coets. Als països industrialitzats o desenvolupats, el règim setmanal de la pluja és modificat per la pol·lució; la precipitació és més escassa durant el cap de setmanaCerveny, R. S., and R. C. Balling. Weekly cycles of air pollutants, precipitation and tropical cyclones in the coastal NW Atlantic region. Nature. 394, 561-563. a causa de la disminució de la presència d'aerosols sulfurats que actuen com a nuclis de condensació de les gotes d'aigua. L'escalfament global i el consegüent canvi climàtic que s'està produint, probablement també alteren el règim de les pluges, però d'una manera que encara no comprenem amb claredat atesa la gran complexitat dels fenòmens meteorològics.

Tipus La pluja és un dels principals components del cicle de l'aigua i és la responsable de dipositar la major part de l'aigua dolça del planeta. Depenent de les condicions meteorològiques i geogràfiques, es poden diferenciar diverses formes de pluja. La classificació de la pluja es pot fer segons la seva durada o intensitat, segons els mecanismes que l'originen, la seva distribució espacial o l'impacte causat sobre el terra, per citar alguns exemples. És possible classificar la mateixa pluja segons diferents criteris, de vegades depenent de la perspectiva de l'observador; a continuació n'hi ha alguns exemples:

Segons el mecanisme que provoca la pluja Entre els mecanismes que produeixen la precipitació d'aigua, s'inclouen els processos convectius els frontals i els orogràfics.

Pluja orogràfica miniatura|Pluja orogràfica La pluja d'origen orogràfic es produeix al costat de sobrevent de les muntanyes quan el vent aixeca l'aire humit del mar o de les planes en trobar-se una serraladaJoachim Blüthgen, Wolfgang Weischet: Allgemeine Klimageographie. 3. Auflage. Walter de Gruyter, 1980 al seu camí, aquesta elevació de l'aire humit provoca un refredament i una condensació del vapor d'aigua que forma els núvols que donaran la pluja. Aquest tipus de pluja es produeix a les zones tropicals, a les subtropicals i a les temperades, i pot durar d'unes hores a pocs dies; rarament s'allarguen durant setmanes.

Aquest és el mecanisme que provoca alguns dels aiguats de tardor a la costa del País Valencià i a Catalunya: el vent de llevant procedent del mar i carregat d'humitat es troba amb les serralades costaneres (serralada Litoral Catalana, serralada Prelitoral, serra d'Irta, serra d'Aitana) i és obligat a pujar formant núvols potents que provoquen pluges intenses. També és l'explicació de per què hi ha més precipitació a les muntanyes. Segons la disposició de la serralada, és possible que el vessant dels vents dominants sigui molt més humit que l'altre, tot causant-hi una ombra orogràfica: l'aire, en perdre la humitat, esdevé sec i càlid en baixar per l'altre vessant i augmentar la pressió atmosfèrica.

Pluja convectiva

miniatura|Pluja convectiva La pluja de convecció és un tipus de pluja que cau de núvols formats per convecció; els processos convectius ocorren principalment a les zones tropicals i subtropicals, però també en l'estació càlida de les zones temperades, incloent-hi els Països Catalans, i sovint a partir de la tarda i vespre; serien les nostres tempestes d'estiu. La convecció és causada per l'escalfament de l'aire en una zona determinada, l'aire calent puja i, a mesura que ascendeix, es va refredant. Si aquest aire calent és humit, en arribar a una certa altura, el vapor d'aigua arriba a la seva saturació i es condensa formant núvols convectius, com per exemple els cumulonimbes o els cumulus congestus, en què es podran produir els processos de formació de la pluja que produiran la precipitació. La mida i el tipus dels núvols dependran de la intensitat dels corrents ascendents, de la massa d'aire i la seva humitat, i de la temperatura i tipus de terreny. En condicions òptimes, una tempesta es pot formar en poques hores. Les pluges que es produeixen són en forma de ruixats que varien ràpidament d'intensitat; acostumen a ser de curta durada i són molt localitzats a causa de la poca extensió horitzontal que tenen els núvols convectius. La precipitació de calamarsa s'associa a una pluja de convecció.

A les latituds mitjanes, aquest tipus de pluja també s'associa als fronts freds, les línies de tempestes i els fronts càlids amb aire extremadament humit.

Pluja frontal miniatura|Pluja frontal La pluja frontal o estratiforme és causada pels sistemes frontals (fronts freds i fronts càlids) que acompanyen les depressions atmosfèriques, que es formen quan l'aire calent, sovint tropical, es troba amb aire més fred d'origen polar. Aquest tipus de pluja es produeix a les zones temperades i subtropicals, els seus núvols característics són els nimbostratus.

La pluja frontal es produeix quan es troben masses d'aire de diferent densitat, humitat i temperatura; la massa més densa es posa per sota de la menys densa en forma de falca obligant l'aire a pujar; en pujar l'aire, es refreda i es produeix la condensació del vapor d'aigua que donarà pas als núvols i a la pluja. El principi és similar al que origina les pluges orogràfiques, però en aquest cas l'obstacle no és una muntanya sinó una altra massa d'aire de diferent densitat.

Altres tipus de pluja La pluja es pot classificar en funció d'altres criteris, per exemple en funció del seu impacte sobre el terreny:

Pluja gelant La pluja gelant és un tipus de precipitació atmosfèrica líquida que es congela a l'instant quan toca el terra o un objecte. És molt perillosa perquè forma una capa de gel sobre carrers i carreteres. La pluja gelada es forma en els núvols en forma de flocs de neu, però durant la seva caiguda troba capes d'aire per sobre de 0 °C i es fon completament, però es troba que la capa d'aire que hi ha sobre el terra està per sota del punt de congelació; a causa de la tensió superficial de les gotes i a la velocitat de caiguda, no es tornen a congelar fins que no toquen la superfície terrestre. Això ocorre especialment a l'hivern en situació d'inversió tèrmica.

Pluja àcida

miniatura|Efectes de la pluja àcida La pluja àcida és un tipus de pluja que es caracteritza per tenir uns nivells de pH (la mesura de l'acidesa) inferiors als normals, cosa que significa que és més àcida. La causa d'aquesta acidificació de la pluja cal trobar-la en la barreja de l'aigua amb els productes del sofre i del nitrogen que s'ocasionen en la combustió, com per exemple l'òxid nitrós, l'òxid nítric o el diòxid de sofre, que en combinar-se amb l'aigua generen àcid nitrós, àcid nítric, i àcid sulfúric. Aquest fenomen s'havia produït en la història de la terra a causa de les erupcions volcàniques, però en els darrers temps s'ha incrementat i sovinteja d'ençà que l'era industrial ha dut a terme una crema massiva de combustibles fòssils. Aquesta pluja mata les plantes i causa la desaparició de boscos sencers.

Pluja torrencial