La pioggia calda rappresenta il 31 percento della quantità totale di pioggia e il 72 percento dell'area piovosa totale nei tropici. Comprendere l'inizio della pioggia calda e l'ampliamento della distribuzione delle dimensioni delle gocce delle nuvole è una delle principali sfide della fisica delle nuvole a causa dei complicati effetti della turbolenza sulla microfisica delle nuvole.

In un articolo pubblicato su Lettere di scienze atmosferiche e oceaniche , Il prof. Chunsong Lu (Nanjing University of Information Science &Technology) e i coautori esaminano i recenti progressi sull'ampliamento turbolento delle distribuzioni delle dimensioni delle goccioline delle nuvole e l'inizio della pioggia calda.

"Gli scienziati cinesi hanno fatto un ottimo lavoro su questo argomento sin dagli anni '50, " dice il Prof. Lu. Il lavoro che il Prof. He descrive nel documento include osservazioni in situ sulle fluttuazioni turbolente nelle nuvole sopra il monte Hengshan (27.25°N, 112,86 ° E) nella provincia di Hunan e sul monte Taishan (36,18 ° N, 117,13 ° E) nella provincia di Shandong intorno al 1960. Inoltre, oltre agli studi osservazionali, gli scienziati hanno derivato teoricamente equazioni che possono essere utilizzate per studiare gli effetti delle fluttuazioni sull'allargamento spettrale, comprese le fluttuazioni di sovrasaturazione, concentrazione numerica, contenuto di acqua liquida, velocità verticale e l'esistenza di strutture cellulari. Mettendo in relazione l'ampliamento spettrale con varie fluttuazioni turbolente, Scienziati cinesi e russi sono stati i primi a introdurre l'idea della condensazione stocastica nella fisica delle nuvole, un argomento che da allora è stato ampiamente studiato in tutto il mondo. Molti studi hanno concluso che la condensazione stocastica in un ambiente turbolento contribuisce all'allargamento spettrale, mentre in altri sono stati riscontrati effetti opposti. In contrasto, c'è un maggiore consenso sul fatto che le fluttuazioni turbolente svolgano un ruolo significativo nel processo di collisione-coalescenza.

Oltre alle fluttuazioni turbolente, la turbolenza provoca anche il trascinamento di aria secca nelle nuvole, e il mescolamento del trascinamento influisce sulla microfisica delle nuvole. Diversi tipi di turbolenti meccanismi di trascinamento-miscelazione sono esaminati nel documento, come il mescolamento di trascinamento omogeneo/disomogeneo, mescolamento di trascinamento di tipo entità, e miscelazione a circolazione verticale. Il meccanismo più studiato è il mescolamento omogeneo/disomogeneo.

"Interessante, fluttuazioni turbolente e mescolamento di trascinamento sono stati principalmente studiati separatamente, fino allo sviluppo di una teoria dei sistemi negli anni '90, " afferma il prof. Lu. Questa teoria fornisce un quadro teorico per spiegare le forme delle distribuzioni delle dimensioni delle gocce di nuvola. Prevede che la distribuzione delle dimensioni più probabile sia la distribuzione di Weibull, che si avvicina alla distribuzione delta, la distribuzione meno probabile, se le fluttuazioni turbolente diminuiscono.