Precipitação, todas as partículas de água líquida e sólida que caem das nuvens e atingem o solo. Estas partículas incluem chuvisco, chuva, neve, pellets de neve, cristais de gelo, e granizo. (Este artigo contém um breve tratamento da precipitação. Para uma cobertura mais extensiva, ver clima: Precipitação.)
NOAA
A diferença essencial entre uma partícula de precipitação e uma partícula de nuvem é de tamanho. Uma gota de chuva média tem uma massa equivalente a cerca de um milhão de gotículas de nuvens. Devido ao seu grande tamanho, as partículas de precipitação têm velocidades de queda significativas e são capazes de sobreviver à queda da nuvem para o solo.
A transição de uma nuvem contendo apenas gotículas de nuvens para uma nuvem contendo uma mistura de gotículas de nuvens e partículas de precipitação envolve duas etapas basicamente diferentes: a formação de elementos de precipitação incipientes directamente do estado de vapor e o subsequente crescimento desses elementos através da agregação e colisão com as gotículas de nuvens. Os elementos de precipitação inicial podem ser cristais de gelo ou gotículas de solução química.
Desenvolvimento da precipitação através do crescimento de cristais de gelo depende do facto de as gotículas de nuvens poderem congelar espontaneamente a temperaturas inferiores a cerca de -40 °C, ou -40 °F. (A redução das gotículas de nuvens a temperaturas inferiores ao ponto normal de congelação é denominada super arrefecimento). Dentro das nuvens super arrefecidas, podem formar-se cristais de gelo através da sublimação do vapor de água em certas partículas de poeira atmosférica conhecidas como núcleos de sublimação. Nas nuvens naturais, os cristais de gelo formam-se a temperaturas mais frias do que cerca de -15 °C (+5 °F). A temperatura exacta da formação de cristais de gelo depende em grande parte da natureza físico-química do núcleo de sublimação.
Vincent J. Schaefer
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Once cristais de gelo formados dentro de uma nuvem super arrefecida, eles continuam a crescer enquanto a sua temperatura for mais fria do que o congelamento. As taxas de crescimento dependem principalmente da temperatura e do grau de saturação do vapor do ar ambiente. Os cristais crescem à custa das gotículas de água. Em condições favoráveis – por exemplo, numa grande nuvem de cúmulo de crescimento rápido – um cristal de gelo crescerá até um tamanho de cerca de 0,13 milímetros (0,005 polegadas) em três a cinco minutos após a formação. Com este tamanho, a taxa de crescimento através da sublimação abranda, e o crescimento adicional é em grande parte através da agregação e colisão com gotículas de nuvens.
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Gotas de pequenas soluções também são importantes como partículas de precipitação incipientes. A atmosfera contém muitas partículas pequenas de substâncias químicas solúveis. As duas mais comuns são o cloreto de sódio arrastado dos oceanos e os compostos que contêm sulfato formados através de reacções gasosas na atmosfera. Tais partículas, chamadas núcleos de condensação, recolhem água devido à sua natureza higroscópica e, em humidades relativas superiores a cerca de 80 por cento, existem como gotículas de solução. Nas massas de ar marítimas tropicais, o número de núcleos de condensação é muitas vezes muito grande. As nuvens que se formam em tal ar podem desenvolver um número de grandes gotas de solução muito antes do topo das nuvens atingir temperaturas favoráveis à formação de cristais de gelo.
Independentemente de a partícula de precipitação inicial ser um cristal de gelo ou uma gotícula formada num núcleo de condensação, a maior parte do crescimento da partícula de precipitação é através dos mecanismos de colisão e coalescência. Devido ao seu maior tamanho, os elementos de precipitação incipientes caem mais rapidamente do que as gotículas de nuvens. Como resultado, colidem com as gotículas que se encontram na sua trajectória de queda. A taxa de crescimento de uma partícula de precipitação através da colisão e coalescência é governada pelos tamanhos relativos da partícula e das gotas de nuvens na trajectória de queda que são efectivamente atingidas pela partícula de precipitação e pela fracção dessas gotas que efectivamente coalescem com a partícula após a colisão.