Proceso de Wegener-Bergeron-Findeisen
El proceso Wegener-Bergeron-Findeisen (después de Alfred Wegener , Tor Bergeron y Walter Findeisen ), (o "proceso de lluvia fría") es un proceso de crecimiento de cristales de hielo que ocurre en nubes de fase mixta (que contienen una mezcla de agua sobreenfriada y hielo ) en regiones donde la presión de vapor ambiental cae entre la presión de vapor de saturación sobre el agua y la presión de vapor de saturación más baja sobre el hielo. Este es un ambiente subsaturado para el agua líquida, pero un ambiente sobresaturado para el hielo que resulta en una rápida evaporación del agua líquida y un rápido crecimiento de cristales de hielo a través de la deposición de vapor.. Si la densidad numérica del hielo es pequeña en comparación con el agua líquida, los cristales de hielo pueden crecer lo suficiente como para caer de la nube, derritiéndose en gotas de lluvia si las temperaturas más bajas son lo suficientemente cálidas.
El proceso de Bergeron, si ocurre, es mucho más eficiente en la producción de partículas grandes que el crecimiento de gotas más grandes a expensas de las más pequeñas, ya que la diferencia en la presión de saturación entre el agua líquida y el hielo es mayor que la mejora de la presión de saturación. sobre gotas pequeñas (para gotas lo suficientemente grandes como para contribuir considerablemente a la masa total). Para otros procesos que afectan el tamaño de las partículas, consulte la física de la lluvia y las nubes .
El principio del crecimiento del hielo a través de la deposición de vapor sobre los cristales de hielo a expensas del agua fue teorizado por primera vez por el científico alemán Alfred Wegener en 1911 mientras estudiaba la formación de escarcha . Wegener teorizó que si este proceso ocurría en las nubes y los cristales crecían lo suficiente como para caerse, podría ser un mecanismo de precipitación viable. Si bien su trabajo con el crecimiento de cristales de hielo atrajo cierta atención, pasarían otros 10 años antes de que se reconociera su aplicación a la precipitación. [1]
En el invierno de 1922, Tor Bergeron hizo una curiosa observación mientras paseaba por el bosque. Se dio cuenta de que en los días en que la temperatura estaba por debajo del punto de congelación, la cubierta de estrato que normalmente cubría la ladera se detenía en la parte superior del dosel en lugar de extenderse hasta el suelo como lo hacía en los días en que la temperatura estaba por encima del punto de congelación. Al estar familiarizado con el trabajo anterior de Wegener, Bergeron teorizó que los cristales de hielo en las ramas de los árboles estaban eliminando el vapor de la nube de estrato superenfriada, evitando que llegara al suelo.
En 1933, Bergeron fue seleccionado para asistir a la reunión de la Unión Internacional de Geodesia y Geofísica en Lisboa, Portugal, donde presentó su teoría de los cristales de hielo. En su artículo, afirmó que si la población de cristales de hielo era significativamente pequeña en comparación con las gotas de agua líquida, los cristales de hielo podrían crecer lo suficiente como para caer (hipótesis original de Wegener). Bergeron teorizó que este proceso podría ser responsable de toda la lluvia, incluso en climas tropicales; una declaración que causó bastante desacuerdo entre los científicos tropicales y de latitudes medias. A fines de la década de 1930, el meteorólogo alemán Walter Findeisen amplió y perfeccionó el trabajo de Bergeron a través de trabajos teóricos y experimentales.
La condición de que el número de gotitas sea mucho mayor que el número de cristales de hielo depende de la fracción de núcleos de condensación de nubes que actuarían más tarde (más arriba en la nube) como núcleos de hielo . Alternativamente, una corriente ascendente adiabática tiene que ser lo suficientemente rápida para que la alta sobresaturación provoque la nucleación espontánea de muchas más gotas que los núcleos de condensación de la nube que están presentes. En cualquier caso, esto debería ocurrir no muy por debajo del punto de congelación, ya que esto provocaría la nucleación directa del hielo. El crecimiento de las gotitas impediría que la temperatura alcanzara pronto el punto de nucleación rápida de los cristales de hielo .
