Pembentukan es dalam awan dingin

Proses tumbukan dan gabungan merupakan proses yang sangat penting untuk menghasilkan presipitasi dalam awan panas yang tidak mengandung es. Hanya awan yang relatif dangkal (ketebalannya kecil) yang tidak mengembang tinggi ke dalam troposfer yang tidak memiliki apa-apa selain tetes air; contohnya awan stratus (St). Awan-awan besar mengembang ke atas di wilayah troposfer dimana temperaturnya di bawah level beku. Awan dingin ini mengandung es dan tetes air superdingin.
Saat temperatur mendingin di bawah level beku 0 oC, tetes air besar cenderung membeku lebih dulu mendahului tetes yang lebih kecil. Saat tetes air memerlukan temperatur yang lebih rendah untuk membeku, jumlah tetes air superdingin dalam awan dingin akan berkurang terhadap ketinggian. Pengintian es spontan hanya terjadi pada temperatur yang sangat rendah. Kalau dalam awan panas pembentukan tetes disebabkan aksi inti kondensasi maka pada awan dingin pembentukan tetes diakibatkan oleh aksi inti es. Inti es bisa berasal dari aerosol ataupaun pecahan kristal es. Sedikitnya inti es mencegah permulaan pembentukan es di awan terjadi cepat.
Ketika tetes air cair superdingin dan partikel es berada dalam parsel udara yang sama maka tetes air akan mencoba untuk menjaga tekanan uap lebih tinggi daripada pada partikel es. Pengendapan ini sama cepatnya dengan penguapan tetes air. Hasilnya adalah bahwa kristal es tumbuh sedangkan tetes air akan mengecil. Proses yang digambarkan tersebut dikenal dengan proses Wegener-Bergeron-Findeisen atau sering disebut proses Bergeron. Proses ini merupakan mekanisme dominan pembentuk presipitasi (salju, hail dsb).

Bagaimana hujan terbentuk?

Kalian tahu khan "hujan"? Tapi tidak semua orang tahu, bagaimana hujan bisa terbentuk. Seperti saat ini dimana hujan sudah banyak terjadi di wilayah kita. Dengan kata lain, musim hujan telah terjadi di banyak tempat di seluruh Indonesia. Sebelum kita membahas lebih lanjut tentang hujan, ada baiknya kita mengenal dulu ukuran tetes awan dan hujan. Tetes awan berukuran 0,02 mm sedangkan tetes hujan berukuran 2 mm. Tetes kabut dan awan terbentuk dari agregasi uap air melalui proses kondensasi pada inti kondensasi yang bersifat higroskopis (menyerap uap air di sekelilingnya). Pada kelembapan relatif 75-80% kebanyakan inti kondensasi mulai tumbuh. Saat kelembapan relatif mendekati 100%, inti kondensasi yang lain menjadi teraktivasi. Awalnya tetes kecil tumbuh dengan cepat dalam suatu parsel udara yang mendingin tetapi saat menjadi besar, laju pertumbuhannya turun dengan cepat. Akibatnya proses pertumbuhan kondensasi ini menjadi demikian lambat untuk menghasilkan tetes air berukuran tetes hujan (bisa butuh waktu sampai berhari-hari).  

( http://www.wanitamakassar.com)

Dalam awan panas, tetes hujan dapat tumbuh melalui proses tumbukan dan gabungan. Dalam proses ini tetes besar yang jatuh akan bertambah besar akibat tumbukan dengan tetes-tetes kecil dalam lintasan jatuhnya. Mekanisme ini bekerja karena tetes besar jatuh lebih cepat daripada tetes kecil. Ada 2 gaya yang bekerja pada obyek yang jatuh yakni gaya gravitasi yang mempercepat obyek menuju ke permukaan bumi dan gaya gesekan yang memperlambat proses jatuh tersebut. Ketika kedua gaya ini seimbang maka obyek akan jatuh pada laju yang tunak dan konstan yang disebut kecepatan terminal. Kecepatan terminal tetes yang besar lebih besar daripada tetes yang kecil.

Mekanisme tumbukan dan gabungan seperti disebut di atas lebih lanjut bisa dijelaskan sebagai berikut. Updraft dalam awan cenderung menahan tetes jatuh untuk naik. Tetes dengan kecepatan terminal kurang dari kecepatan updraft akan diangkat ke level yang lebih tinggi di dalam awan. Tetes akan jatuh dari awan bila kecepatan terminalnya melebihi kecepatan updraft. Proses pertumbuhan tetes oleh proses tumbukan dan gabungan akan meningkat karena lebarnya spektrum ukuran tetes sehingga jangkauan kecepatan terminal tetes lebar.  Selain itu juga karena konsentrasi tetes yang tinggi, updraft dalam awan yang kuat sehingga waktu tumbukan menjadi lebih lama, serta perbedaan muatan listrik pada tetes yang menghasilkan peluang tumbukan dengan tetes lain. Kalau tetes-tetes awan tersebut berkembang menjadi tetes-tetes hujan melalui proses di atas maka terbentuklah hujan.