Presipitasi adalah segala bentuk air maupun es yang terbentuk di atmosfer dan jatuh kembali ke Bumi. Air yang turun datang dalam berbagai bentuk, seperti rain, sleet, dan snow. Bersama dengan evaporasi dan kondensasi, presipitasi merupakan salah satu dari 3 unsur utama dari siklus air global.
Partikel debu dan asap di atmosfer merupakan salah satu faktor penting dari proses kondensasi. Partikel-partikel ini yang disebut juga inti kondensasi menyediakan permukaan bagi uap air untuk mengembun. Lama kelamaan partikel air yang mengembun menjadi semakin besar dan jatuh ke bumi.
Terdapat dua model yang menjelaskan tenteng pembentukan presipitasi. Kedua model tersebut adalah proses Bergeron-Findeisen dan proses Collision and Coalescence. Perbedaan yang mendasar antara kedua proses pembentukan presipitasi adalah suhu awan. Suhu awan menentukan apakah hujan terbentuk melalui proses Bergeron atau Collision-Coalescence.
Proses Bergeron-Findeisen
Proses Bergeron-Findeisen atau model kristal es adalah pembentukan presipitasi pada mayoritas area di lintang menengah dan tinggi. Di daerah-daerah ini, awan terbentuk di ketinggian dimana suhu atmosfer berada di bawah titik beku. Partikel-partikel air pada awan di daerah-daerah ini tetap berada dalam wujud cair walaupun suhunya cukup dingin untuk mengubah air menjadi es. Air yang memiliki suhu di bawah titik beku tetapi masih dalam wujud cair disebut dengan supercooled water.
Supercooled water akan membeku apabila mengalami kontak dengan partikel lain yang disebut dengan freezing nuclei. Karena jumlah dari partikel freezing nuclei ada di atmosfer dalam jumlah sedikit, awan-awan dingin sebagian besar terdiri atas tetesan-tetesan supercooled water bercampur dengan kristal-kristal es yang berjumlah lebih sedikit.
Sumber: Earth Science, Pearson
Adanya kristal es dan tetesan supercooled water menjadi kondisi ideal bagi presipitasi untuk terbentuk. Kristal es memiliki afinitas tinggi untuk menangkap kelembapan di udara dan menjadi kristal yang lebih besar. Sementara itu, tetesan-tetesan air menguap dan menambah kelembapan udara yang mempercepat pertumbuhan ukuran kristal es. Sehingga, lama kelamaan kristal es menjadi semakin besar tetesan air mulai hilang.
Pada akhirnya, kristal es berukuran cukup besar dan mulai bergerak turun menuju permukaan. Saat suhu permukaan mencapai lebih dari 4° C, kristal-kristal es mulai mencair dan turun ke permukaan sebagai tetesan-tetesan air hujan.
Proses Collision and Coalescence
Sebelumnya, model Bergeron-Findeisen dianggap menjadi proses dibalik bagaimana presipitasi turun ke permukaan. Namun, belakangan ditemukan bahwa curah hujan juga dapat dihasilkan oleh awan yang suhunya berada di atas titik beku yang tidak memungkinkan untuk pembentukan es terutama di daerah tropis. Hal ini menghasilkan model yang kedua, yaitu model Collision and Coalescence.
Menurut model Collision and Coalescence, berbagai inti kondensasi dengan ukuran yang berbeda diperlukan dalam pembentukan presipitasi. Inti kondensasi yang berukuran besar akan menciptakan tetesan air yang besar sementara inti kondensasi yang lebih kecil menciptakan tetesan air berukuran kecil.
Karena kecepatan jatuhnya hujan ke permukaan tergantung pada ukuran tetesan air, tetesan yang berukuran besar akan jatuh paling cepat. Saat tetesan-tetesan tersebut jatuh, mereka bertabrakan dengan tetesan yang lebih kecil dan lebih lambat. Seiring dengan jatuhnya tetesan air ke permukaan, resistensi udara merubah bentuk tetesan ke titik dimana tetesan air menjadi tidak stabil dan pecah. Setelah banyak bertabrakan dengan tetesan kecil, tetesan ini dapat tumbuh cukup besar untuk jatuh ke permukaan tanpa menguap.
Sumber: Earth Science, Pearson
Referensi:
Ahrens, C. Donald., Henson, Robert. Meteorology Today. Cengage, 2013.
Lutgens, Frederick K., et al. Earth Science. Pearson, 2014.
Lutgens, Frederick K., et al. The Atmosphere: an Introduction to Meteorology. Pearson, 2013.
Foto: Pexels
