Pioggia, neve e quota dello zero termico

Milioni di goccioline di nube devono unirsi per formare una sola goccia di pioggia.

Perché dalla maggior parte delle nubi non piove mai

Guarda in alto in una giornata con nubi di bel tempo: stai osservando tonnellate d'acqua che non ti raggiungeranno mai. Le goccioline di nube sono minuscole, di solito circa 0.02 mm di diametro, e cadono così lentamente che le deboli correnti ascendenti che sostengono la nube bastano a trattenerle. Lo USGS spiega che una goccia deve crescere finché la sua velocità di caduta supera quella della corrente ascendente, prima di poter lasciare la nube come precipitazione.

Crescere è un lavoro impegnativo. Una goccia di pioggia contiene tanta acqua quanto milioni di goccioline di nube. Nelle nubi calde le goccioline crescono per collisione e coalescenza: quelle più grandi cadono un po' più velocemente, urtano quelle piccole e si uniscono. Nelle nubi che raggiungono temperature sotto zero esiste una via più rapida, il processo di Bergeron. Cristalli di ghiaccio e goccioline sopraffuse si trovano fianco a fianco e i cristalli crescono a spese delle goccioline. I cristalli cadono come neve e spesso fondono durante la discesa, diventando pioggia. Gran parte della pioggia alle medie latitudini nasce come neve.

Le gocce di pioggia non hanno forma di lacrima

Nei disegni le gocce di pioggia sembrano lacrime, ma lo USGS descrive una forma diversa. Quelle con raggio inferiore a circa 1 mm sono rotonde. Crescendo, l'aria che spinge dal basso ne appiattisce la base; a 2–3 mm di diametro assomigliano a un panino da hamburger. A circa 4–5 mm l'incavo inferiore si apre a paracadute e la goccia si rompe in gocce più piccole. Per questo le gocce di pioggia non diventano mai grandi come biglie.

Pioggia o neve? Segui la quota di 0 °C

Di solito l'aria diventa più fredda con l'altezza. Nell'atmosfera standard usata dalla NASA il raffreddamento è circa 6.49 °C per chilometro. Quindi, se al livello del mare ci sono 15 °C, la quota di 0 °C si trova a circa 15 ÷ 6.49 ≈ 2.3 km; a 5 °C scende a circa 0.8 km. La neve che cade da quote superiori fonde attraversandola. Quando la quota di 0 °C raggiunge il suolo, la neve arriva come neve. Osserva la montagna nel modello: la copertura bianca cresce e si riduce mentre muovi la temperatura, perché solo il terreno sopra la quota di 0 °C rimane innevato.

L'aria reale non segue sempre lo standard. A volte uno strato caldo si trova sopra aria fredda vicina al suolo. La neve che fonde in uno strato caldo può ricongelare in granuli di ghiaccio prima di raggiungere il suolo. Se le gocce restano liquide sotto il punto di congelamento, congelano a contatto con superfici fredde, producendo pioggia congelantesi. I meteorologi osservano attentamente questi strati, perché uno o due gradi di differenza decidono fra una strada bagnata e una pista di pattinaggio.

Secondo la NOAA, il mondo riceve in media circa 980 mm di precipitazioni all'anno, considerando insieme oceani e terre emerse. La distribuzione è molto disuguale. Lo USGS osserva che nel 2017 la Colombia ricevette circa 3240 mm e l'Egitto circa 18 mm. Una conversione utile: 1 mm di pioggia su 1 metro quadrato corrisponde esattamente a 1 litro d'acqua.