Образуване на течни валежи във водни и смесени облаци

Валеж от водни облаци
Облачните капки нарастват чрез кондензация до 5-7 mm - радиусът на повечето капки в облаците. Независимо, че кондензацията създава тенденция към изравняване размерите на капките, т.е. монодисперсност на облака, то още от образуването и до разрушаването си, облаците в атмосферата са полидисперсни. Това означава, че наред с основните капчици с размери около 7 mm, още от самото начало се появяват и немного на брой относително по-големи капки, които в началото се появяват върху гигантски кондензационни ядра, а на по-късен етап вследствие на разпръскването на най-големите капки с диаметър над 4-5 mm. Полидисперсността на облаците позволява да се задейства механизма на уголемяване на капките чрез гравитационна коагулация.

Възходящите скорости в слоистите облаци са малки, от порядъка на няколко см/сек., турбулентността е слаба, дебелината им е малка. Поради това капките в тях растат най-вече чрез кондензация, достигат максимум до няколко стотин mm и валежът от тях е тих, често продължителен. При подоблачен слой капките могат да се изпарят по време на падането си през него и да не достигнат земната повърхност.

В конвективните облаци турбулентността е по-интензивна и дебелината на тези облаци е по-голяма. Това предполага много по-благоприятни условия за образуване на големи капки и за развитие на гравитационна коагулация. При добре развити конвективни облаци и един цикъл (издигане и падане на капките) може да бъде достатъчен за получаване на капки с диаметър до 4-5 мм. Обикновено за време от порядъка на 1 час чрез гравитационна коагулация могат да се получат капки с диаметри около 2 mm, т.е. дъждовни капки. Капките при падане се деформират (сплескват) и достигайки до размери 4-5 mm се разпръскват на по-малки, но все пак по-големи от основните облачни капчици. Те също започват да растат, достигат посочените критични размери, разбиват се и дават нови сравнително големи капки и т.н. Развива се своеобразна верижна реакция, която прави процеса на уголемяване масов. Така в облака се натрупват големи количества вода във вид на големи капки, т.е. той се превръща в дъждовен. Когато възходящият поток в облака не е в състояние да поддържа огромната водна маса, натрупала се в облака, водата започва да пада, при това ускорително. С началото на валежа започва разрушаването на облака, защото падащите капчици увличат надолу и облачния въздух. Така постепенно се ликвидира и възходящия конвективен поток, който е подхранвал облака с нов влажен въздух. Целият облак е обхванат от низходящ поток и след време изчезва. Този процес на нарастване на капките е характерен за конвективни облаци в тропичните райони.

Валеж от смесени облаци
В облаци, съдържащи вода в трите агрегатни състояние, наречени смесени или преохладени, условията за образуване на валеж са много по-благоприятни поради няколко причини. Една от тях е, че ледените кристалчета (снежинки), образували се в най-високите части на облаците, при падането си попадат всред преохладените водни капки. Такава система е неустойчива. Поради различното налягане наситените водни пари над водна и ледена повърхност капките се изпаряват, а получената пара сублимира върху ледените кристали. В резултат на това капките се изпаряват, получената водна пара сублимира върху кристалите и те нарастват. С други думи, става прехвърляне на вода от капките върху кристалите и те се уголемяват за сметка на капките. Образувалите се по този начин големи снежинки падат надолу и ако температурата в долната част на облака е положителна, те се стопяват и се превръщат в големи водни капки, необходими за протичане на гравитационна коагулация. Този процес е известен като механизъм на Бержерон-Финдайзен за образуване на валеж. В резултат на този процес на нарастване от смесените облаци (купесто-дъждовните Cb, слоисто-дъждовните Ns) през зимата може да падне силен сняг, а през лятото - дъжд.