Varför regnar det? Så bildas regn i molnen

Det regnar när luft innehåller tillräckligt mycket vattenånga, kyls så att ett moln kan bildas och molnets droppar eller iskristaller växer till nederbörd som kan falla mot marken.

Moln består alltså inte av vattenånga i osynlig gasform. Det vi ser är mycket små vattendroppar, iskristaller eller en blandning av båda.

Steg 1: vatten avdunstar

Solenergi driver en stor del av vattnets kretslopp. Vatten avdunstar från hav, sjöar, mark och andra våta ytor.

Växter avger också vatten genom transpiration. Tillsammans tillför dessa processer vattenånga till atmosfären.

Steg 2: fuktig luft stiger och kyls

Moln bildas ofta när luft tvingas eller får möjlighet att stiga.

När ett luftpaket stiger minskar lufttrycket runt det. Luften expanderar och kyls i en process som i första approximation kan beskrivas som adiabatisk.

Kallare luft har ett lägre mättnadsångtryck för vatten. När luften närmar sig mättnad kan vattenånga börja kondensera.

Steg 3: kondensation på små partiklar

Vattendroppar bildas normalt inte ur helt tom luft. Atmosfären innehåller små partiklar som salt, damm, organiskt material och andra aerosoler.

De kan fungera som kondensationskärnor där vattenmolekyler samlas och bildar molndroppar.

Varför faller inte molndropparna direkt?

En vanlig molndroppe är mycket liten och har därför mycket låg fallhastighet.

Svaga luftströmmar kan hålla sådana droppar svävande. För att bli regn måste de växa betydligt.

Kollision och koalescens i varma moln

I varma moln kan större droppar falla något snabbare än mindre och kollidera med dem.

När dropparna går samman kallas processen kollision och koalescens. När de växer ökar fallhastigheten och de kan samla upp ännu fler droppar.

Isprocessen i kalla moln

Många moln på våra breddgrader innehåller både iskristaller och underkylda vattendroppar.

Över is är det mättade ångtrycket lägre än över flytande vatten vid samma temperatur. Därför kan vattenånga överföras så att iskristaller växer på bekostnad av underkylda droppar.

Processen brukar kallas Bergeron–Findeisen-processen. Kristallerna kan också kollidera och bilda större snöflingor.

Regnet kan börja som snö

Nederbörd som bildas som is eller snö i ett kallt moln kan falla genom varmare luft längre ned.

Om den hinner smälta innan den når marken blir nederbörden regn.

Tre vanliga sätt att få luft att stiga

Frontnederbörd

När luftmassor med olika egenskaper möts kan varm, fuktig luft lyftas över kallare luft. När den stiger och kyls kan omfattande moln och nederbörd bildas.

Konvektiv nederbörd

När marken värmer luften nära ytan kan luften bli instabil och stiga i kraftiga uppvindar. Det kan skapa bymoln med intensiva, lokala regnskurar och ibland åska.

Orografisk nederbörd

Fuktig luft kan tvingas upp över berg och höjder. Uppstigningen kyler luften och kan ge mer nederbörd på lovartsidan. På läsidan kan sjunkande luft bidra till regnskugga.

Regndroppar är inte tårformade

Små regndroppar är nästan klotrunda på grund av ytspänningen.

När dropparna blir större pressas undersidan ut av luftmotståndet och formen blir mer tillplattad. Mycket stora droppar blir instabila och kan splittras.

Den klassiska tårformen i teckningar är därför inte en bra bild av en fallande regndroppe.

Regn kan avdunsta innan det når marken

I torr luft kan nederbörd falla från ett moln men avdunsta på vägen ned.

Fenomenet kallas virga när strimmor av nederbörd syns under molnet utan att nå marken.

Hur mäts regn?

Nederbörd anges vanligen i millimeter. En millimeter regn motsvarar en liter vatten per kvadratmeter om vattnet fördelas jämnt och inget rinner bort eller avdunstar under mätningen.

Regnmätare samlar upp nederbörden över en känd yta. Vind och placering kan påverka hur representativ mätningen blir, särskilt vid snö och kraftig blåst.

Radar ger i stället en bild av nederbörd över större områden och används tillsammans med markmätningar i väderanalys.

Vad avgör om nederbörden blir regn, snö eller underkylt regn?

Det räcker inte att känna temperaturen vid marken. Temperaturen genom hela luftlagret från molnet till marken spelar roll.

Snö kan smälta i ett varmt lager och sedan frysa igen eller bli underkylda droppar om den passerar kall luft nära marken.

Därför kan nederbördstypen bli komplicerad när temperaturen ligger nära noll grader.

Varför regnar det mer på vissa platser?

Nederbörden styrs av storskaliga vindmönster, hav, topografi och hur ofta vädersystem passerar.

Tropiska områden med stark uppvärmning och mycket fukt kan få kraftig konvektiv nederbörd. Bergskedjor kan förstärka nederbörden på ena sidan och skapa torrare områden på den andra.

Hur påverkar ett varmare klimat nederbörden?

En varmare atmosfär kan i genomsnitt innehålla mer vattenånga. Det ger förutsättningar för intensivare nederbörd när vädersystem lyckas lyfta och kondensera fukten.

Samtidigt betyder det inte att alla platser blir blötare hela tiden. Förändrade cirkulationsmönster och större avdunstning kan öka torkrisken i vissa regioner.

Klimat beskriver långsiktiga statistiska mönster, medan frågan om det regnar en viss dag avgörs av det aktuella vädret.

Kort svar

Regn kräver tre huvudsteg: vattenånga tillförs luften, luften kyls så att moln bildas och molnpartiklarna växer tills nederbörden kan falla.

Vägen från vattenånga till regndroppe kan gå genom flytande droppar, isprocesser eller båda, beroende på molnets temperatur och dynamik.