毛毛雨的成長之謎 < 摘自科學月刊第400期 2003年4月號 >
躍過能量障礙的毛雨滴！
撰文／林佳人 （台灣大學海洋研究所地質與地球物理組，國中教師）
（科景網︰www.sciscope.org 編輯）
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毛毛雨如何能在短時間內形成？最近，科學家提出了一個新的解釋。
目前科學家以三個物理過程：核化（nucleation）、凝結（condensation）
及碰撞合併（coalescence）來說明成雲及降水。在核化過程中，自由的水汽
分子靠近聚集形成凝結核，此時需要能量突破成核的限制。一旦雲滴經過核化
出現後，在適當水汽條件的配合下，可以持續的成長。若僅考慮凝結過程則成
長速率緩慢，所以一般認為碰撞合併是降水的主要機制。然而，毛雨形成於相
對穩定的雲層中，在缺乏垂直運動的幫助下，合併成長的機會較少。若以現有
的理論來看，從直徑0.04mm的雲滴成長到毛毛雨滴大小（直徑大約0.2mm）需
要一小時，造成降水的積雲卻只有半小時左右的生命期。是否有其他帶來快速
增長的因素呢？
一般認為小尺度的空氣擾動可加速凝結及碰撞合併，但目前還無法確定其重
要性。Brookhaven國家實驗室的科學家McGraw等提出的新理論則假設，雲滴藉
著凝結、合併成長為毛雨滴時，會面臨一個類似核化過程的能量障礙，也就是
說雲滴成長至某個臨界大小後，即可藉由碰撞合併過程快速成長。McGraw的模
式預測此臨界直徑約為0.04～0.06 mm，視雲滴濃度而定。模式結果指出，在
一般的降水積雲中，毛毛雨可以少於一個小時的時間、在雲蒸發消失前形成。
模式結果也指出人為污染物對氣候變遷的間接影響，過多的懸浮微粒（aerosols）
會在雲層裡形成太多小水滴，將會延後毛毛雨滴的出現，亦即延長積雲的生命
期，進而改變地表能量的收支平衡。此模式未來將進一步考慮︰擾動對雲滴粒
徑分布及碰撞合併過程的影響。
取材自Physical Review Letters, 90, 018501,（2003）
-------------------------------------------------------- 完 --------------
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