3.3 降水(2)

（二）云滴的冲并增长

　　云滴经常处于运动之中，这就可能使它们发生冲并。大小云滴之间发生冲并而合并增大的过程，称为冲并增长过程。

　　云内的云滴大小不一，相应地具有不同的运动速度。大云滴下降速度比小云滴快（表3·5），因而大云滴在下降过程中很快追上小云滴，大小云滴相互碰撞而粘附起来，成为较大的云滴。在有上升气流时，当大小云滴被上升气流向上带时，小云滴也会追上大云滴并与之合并，成为更大的云滴。云滴增大以后，它的横截面积变大，在下降过程中又可合并更多的水云滴。有时在有上升气流的云中，当大小水滴被上升气流挟带而上升时，小水滴也可以赶上大水滴与之合并。这种在重力场中由于大小云滴速度不同而产生的冲并现象，称为重力冲并。实际上大水滴下降时，与空气相对运动，空气经过大水滴，会在其周围发生绕流，如图3·13。半径为R的大水滴以末速度v下降的过程中，单位时间内扫过的体积是以πR2为截面的圆柱体，位于圆柱体中的小水滴只有一部分与大水滴碰撞，另一部分小水滴将随气流绕过大滴而离开，不发生碰撞。水滴重力冲并增长的快慢程度与云中含水量及大小水滴的相对速度成正比。即云中含水量越大，大小水滴的相对速度越大，则单位时间内冲并的小水滴越多，重力冲并增长越快。

　　计算和观测表明，对半径小于20μm的云滴，其重力冲并增长作用可忽略不计，但对半径大于30μm的大水滴却在很短的时间内，就可通过重力冲并增长达到半径为几个毫米的雨滴。大水滴越大，冲并增长越迅速。也就是说，水滴的冲并增长是一种加速过程。

　　实际的云中云滴大小不一，在空间的分布也不均匀，云中云滴与云滴之间的冲并过程是一种随机过程。这种观点在认识暖云水滴增长问题上，是个重要的进展。在该观点的基础上，提出了随机（或统计性）冲并模式。该模式认为在每一时间间隔内云滴的增长为概率性的。有的云滴冲并增大，有的则保持不变。这样在下一时间间隔内，有的云滴而能获两次增长机会，有的只获一次，有的还保持不变。这个概念十分重要，因为它不仅说明了凝结增长过程的窄滴谱拓宽的机制，而且也解释了云中为何有少数云滴能因随机冲并而增长得比一般云滴快得多。

　　此外由于云中分子的不规则运动、云中空气的湍流混合、云滴带有正负不同的电荷以及流体吸力等原因，也可引起云滴的相互冲并。

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