Les pluies chaudes représentent 31 pour cent de la quantité totale de pluie et 72 pour cent de la superficie totale des pluies sous les tropiques. Comprendre l'initiation des pluies chaudes et l'élargissement de la distribution de la taille des gouttelettes des nuages ​​est l'un des principaux défis de la physique des nuages ​​en raison des effets compliqués de la turbulence sur la microphysique des nuages.

Dans un article publié en Lettres scientifiques atmosphériques et océaniques , Le professeur Chunsong Lu (Université des sciences et technologies de l'information de Nanjing) et ses co-auteurs passent en revue les progrès récents sur l'élargissement turbulent de la distribution de la taille des gouttelettes nuageuses et l'initiation des pluies chaudes.

"Les scientifiques chinois ont fait un travail formidable sur ce sujet depuis les années 1950, " dit le professeur Lu. Le travail que le professeur He décrit dans l'article comprend des observations in situ sur les fluctuations turbulentes des nuages ​​au-dessus de la montagne Hengshan (27,25 ° N, 112,86°E) dans la province du Hunan et le mont Taishan (36,18°N, 117,13°E) dans la province du Shandong vers 1960. Aussi, en plus des études observationnelles, les scientifiques ont théoriquement dérivé des équations qui peuvent être utilisées pour étudier les effets des fluctuations sur l'élargissement spectral, y compris les fluctuations de sursaturation, concentration de nombres, teneur en eau liquide, vitesse verticale et l'existence de structures cellulaires. En reliant l'élargissement spectral à diverses fluctuations turbulentes, Les scientifiques chinois et russes ont été les premiers à introduire l'idée de condensation stochastique dans la physique des nuages, un sujet qui a depuis été largement étudié dans le monde entier. De nombreuses études ont conclu que la condensation stochastique dans un environnement turbulent contribue à l'élargissement spectral, tandis que des effets opposés ont été trouvés dans d'autres. En revanche, il existe un plus grand consensus sur le fait que les fluctuations turbulentes jouent un rôle important dans le processus de collision-coalescence.

Outre les fluctuations turbulentes, la turbulence provoque également l'entraînement d'air sec dans les nuages, et le mélange d'entraînement affecte la microphysique des nuages. Plusieurs types de mécanismes d'entraînement-mélange turbulents sont passés en revue dans l'article, tels que le mélange d'entraînement homogène/inhomogène, entraînement-mixage de type entité, et mélange à circulation verticale. Le mécanisme le plus étudié est le mélange homogène/inhomogène.

"De façon intéressante, les fluctuations turbulentes et le mélange d'entraînement ont été principalement étudiés séparément, jusqu'à ce qu'une théorie des systèmes soit développée dans les années 1990, " explique le professeur Lu. Cette théorie fournit un cadre théorique pour expliquer les formes des distributions de taille des gouttelettes de nuage. Elle prédit que la distribution de taille la plus probable est la distribution de Weibull, qui se rapproche de la distribution delta - la distribution la moins probable - si les fluctuations turbulentes diminuent.