Hujan, salju, dan ketinggian titik beku

Jutaan tetesan awan harus bergabung untuk membentuk satu tetes hujan.

Mengapa sebagian besar awan tidak menghasilkan hujan

Lihat ke atas pada hari dengan awan cuaca cerah, dan kamu sedang melihat berton-ton air yang tidak akan pernah mencapaimu. Tetesan awan sangat kecil, biasanya berdiameter sekitar 0.02 mm, dan jatuh begitu lambat sehingga arus naik lemah yang menopang awan cukup untuk menahannya di sana. Menurut USGS, tetesan harus tumbuh hingga kecepatan jatuhnya melebihi arus naik sebelum dapat meninggalkan awan sebagai presipitasi.

Pertumbuhan ini tidak mudah. Satu tetes hujan menampung air sebanyak jutaan tetesan awan. Dalam awan hangat, tetesan membesar melalui tumbukan dan penggabungan: tetesan lebih besar jatuh sedikit lebih cepat, menabrak tetesan kecil, lalu menyatu. Dalam awan yang suhunya mencapai di bawah titik beku, ada jalur lebih cepat, yaitu proses Bergeron. Kristal es dan tetesan superdingin berada berdampingan, dan kristal tumbuh dengan mengambil air dari tetesan. Kristal jatuh sebagai salju dan sering mencair menjadi hujan saat turun. Sebagian besar hujan di lintang menengah bermula sebagai salju.

Tetes hujan tidak berbentuk air mata

Pada gambar, tetes hujan sering berbentuk air mata, tetapi menurut USGS bentuknya berbeda. Tetesan dengan jari-jari kurang dari sekitar 1 mm berbentuk bulat. Saat membesar, dorongan udara dari bawah meratakan bagian bawahnya. Pada diameter 2 hingga 3 mm, bentuknya seperti roti hamburger. Pada sekitar 4 hingga 5 mm, lekukan bawah membuka seperti parasut, lalu tetesan pecah menjadi tetesan lebih kecil. Karena itulah tetes hujan tidak pernah membesar hingga seukuran kelereng.

Hujan atau salju? Ikuti ketinggian 0 °C

Udara biasanya semakin dingin seiring ketinggian. Pada atmosfer standar yang digunakan NASA, suhu turun sekitar 6.49 °C per kilometer. Jadi, jika suhu di permukaan laut 15 °C, ketinggian 0 °C berada sekitar 15 ÷ 6.49 ≈ 2.3 km; pada 5 °C, ketinggiannya turun menjadi sekitar 0.8 km. Salju yang jatuh dari atas ketinggian itu mencair saat melewatinya. Saat ketinggian 0 °C mencapai tanah, salju tiba tetap sebagai salju. Amati gunung pada model: lapisan putihnya membesar dan mengecil saat kamu menggeser suhu, karena hanya tanah di atas ketinggian 0 °C yang tetap bersalju.

Udara sebenarnya tidak selalu mengikuti standar. Kadang lapisan hangat berada di atas udara dingin dekat tanah. Salju yang mencair pada lapisan hangat dapat membeku kembali menjadi butiran es sebelum mencapai tanah. Jika tetesan tetap cair di bawah titik beku, tetesan membeku saat menyentuh permukaan dingin, menghasilkan hujan beku. Prakirawan mengamati lapisan ini dengan cermat karena selisih satu atau dua derajat menentukan apakah jalan hanya basah atau menjadi seperti arena seluncur es.

Menurut NOAA, rata-rata dunia menerima sekitar 980 mm presipitasi setahun, mencakup samudra dan daratan. Persebarannya sangat tidak merata. Menurut USGS, pada 2017 Kolombia menerima sekitar 3240 mm, sedangkan Mesir sekitar 18 mm. Konversi yang berguna: 1 mm hujan pada 1 meter persegi tepat sama dengan 1 liter air.