Proses tumbukan-koalesensi terjadi di beberapa awan panas, yaitu awan dengan suhu di atas titik beku air (0 °C).
Gambar. – Proses tumbukan – koalesensi
Awan ini seluruhnya terdiri dari tetesan air cair dan perlu mengandung tetesan dengan diameter lebih besar dari 20mm untuk membentuk presipitasi. Tetesan yang lebih besar ini terbentuk ketika inti kondensasi “raksasa” hadir dan ketika partikel higroskopis seperti garam laut ada.
Partikel higroskopis ini mulai menghilangkan uap air dari udara pada kelembaban relatif di bawah 100% dan dapat tumbuh sangat besar. Saat tetesan raksasa ini jatuh dengan cepat, mereka bertabrakan dengan tetesan yang lebih kecil dan lebih lambat dan bergabung dengan mereka, menjadi lebih besar dan lebih besar.
Seiring bertambahnya usia, mereka jatuh lebih cepat dan meningkatkan peluang tabrakan dan pertumbuhan (lihat gambar di atas)
Setelah satu juta tumbukan, mereka cukup besar untuk jatuh ke permukaan tanpa menguap.
Tetesan di awan dengan kedalaman yang besar dan kelembaban yang melimpah memiliki peluang lebih baik untuk mencapai ukuran yang dibutuhkan. Updraft juga membantu karena memungkinkan tetesan melewati awan beberapa kali.
Tetesan hujan dapat tumbuh hingga diameter 6mm, ketika kecepatan terminalnya adalah 30km / jam. Pada ukuran dan kecepatan ini, tegangan permukaan air yang menjaganya tetap utuh diatasi oleh hambatan yang diberikan oleh udara, yang pada akhirnya “memecah” tetesan. Tetesan kecil yang dihasilkan memulai kembali tugas menambahkan tetesan awan.
Tetesan yang lebih kecil dari 0,5 mm saat mencapai tanah disebut gerimis dan membutuhkan waktu sekitar sepuluh menit untuk jatuh dari awan berdasarkan jarak 1000 meter.
Tetesan hujan yang dihasilkan di awan panas biasanya lebih kecil dari pada awan dingin. Faktanya, tetesan hujan dari awan panas jarang yang berdiameter lebih dari 2 mm.
Pertumbuhan droplet melalui kombinasi proses Bergeron ditambah koalesensi tumbukan (pada awan dingin) menghasilkan droplet yang lebih besar daripada proses koalesensi tumbukan saja (pada awan panas)
Proses Bergeron
Proses Bergeron diterapkan pada awan dingin yang berada pada suhu di bawah 0º. Ini didasarkan pada dua sifat air yang menarik:
Yang pertama adalah sifat bahwa tetesan awan tidak membeku pada 0ºC, seperti yang diharapkan, pada kenyataannya, air murni yang tersuspensi di udara tidak membeku sampai mencapai suhu sekitar -40ºC.
Air dalam keadaan cair di bawah 0 °C umumnya disebut supercooled. Pembekuan difasilitasi dan dapat terjadi pada suhu yang lebih tinggi ketika tetesan super dingin menggumpal di permukaan partikel padat yang disebut inti beku.
Dan sifat penting kedua dari air untuk proses Bergeron adalah bahwa tekanan uap jenuh pada kristal es jauh lebih rendah daripada pada tetesan air yang sangat dingin.
Proses Bergeron tergantung pada perbedaan antara tekanan saturasi uap di atas air dan di atas es. Mari kita pertimbangkan awan pada suhu -10ºC di mana setiap kristal es dikelilingi oleh ribuan tetesan cairan. Jika udara pada awalnya jenuh relatif terhadap air cair, ia menjadi jenuh relatif terhadap kristal es yang baru terbentuk.
Sebagai hasil dari supersaturasi ini, kristal es mengumpulkan lebih banyak molekul air yang hilang melalui sublimasi. Deposisi menghilangkan uap air dari awan dan dengan demikian kelembaban relatif turun di bawah 100% dan tetesan menguap.
Dengan demikian, penguapan terus menerus dari tetesan menyediakan sumber uap dan kristal bau tumbuh dengan mengorbankan tetesan air yang sangat dingin (lihat gambar di bawah).