Lluvia

El aire contiene vapor de agua, y la cantidad de agua en una masa dada de aire seco, conocida como relación de mezcla , se mide en gramos de agua por kilogramo de aire seco (g/kg). ^{[ 2 ] [ 3 ]} La cantidad de humedad en el aire también se suele expresar como humedad relativa ; que es el porcentaje del vapor de agua total que el aire puede contener a una temperatura determinada. ^{[ 4 ]} La cantidad de vapor de agua que una masa de aire puede contener antes de saturarse (100 % de  humedad relativa) y formar una nube (un grupo de pequeñas partículas visibles de agua o hielo suspendidas sobre la superficie terrestre) ^{[ 5 ]} depende de su temperatura. El aire más cálido puede contener más vapor de agua que el aire más frío antes de saturarse. Por lo tanto, una forma de saturar una masa de aire es enfriarla. El punto de rocío es la temperatura a la que debe enfriarse una masa de aire para saturarse. ^{[ 6 ]}

Existen cuatro mecanismos principales para enfriar el aire hasta su punto de rocío: enfriamiento adiabático, enfriamiento conductivo, enfriamiento radiativo y enfriamiento evaporativo. El enfriamiento adiabático ocurre cuando el aire asciende y se expande. ^{[ 7 ]} El aire puede ascender debido a la convección , movimientos atmosféricos a gran escala o una barrera física como una montaña ( elevación orográfica ). El enfriamiento conductivo ocurre cuando el aire entra en contacto con una superficie más fría, ^{[ 8 ]} generalmente al ser arrastrado de una superficie a otra, por ejemplo, de una superficie de agua líquida a tierra más fría. El enfriamiento radiativo ocurre debido a la emisión de radiación infrarroja , ya sea por el aire o por la superficie subyacente. ^{[ 9 ]} El enfriamiento evaporativo ocurre cuando se agrega humedad al aire a través de la evaporación, lo que fuerza la temperatura del aire a enfriarse hasta su temperatura de bulbo húmedo , o hasta que alcanza la saturación. ^{[ 10 ]}

Las principales formas en que se agrega vapor de agua al aire son la convergencia del viento en áreas de movimiento ascendente, ^{[ 11 ]} precipitación o virga que cae desde arriba, ^{[ 12 ]} calentamiento diurno que evapora agua de la superficie de océanos, cuerpos de agua o tierras húmedas, ^{[ 13 ]} transpiración de las plantas, ^{[ 14 ]} aire frío o seco que se mueve sobre agua más cálida, ^{[ 15 ]} y elevación del aire sobre las montañas. ^{[ 16 ]} El vapor de agua normalmente comienza a condensarse en núcleos de condensación como polvo, hielo y sal para formar nubes. Las porciones elevadas de los frentes meteorológicos (que son de naturaleza tridimensional) ^{[ 17 ]} fuerzan amplias áreas de movimiento ascendente dentro de la atmósfera terrestre que forman capas de nubes como altostratos o cirrostratos . ^{[ 18 ]} El estrato es una capa de nubes estable que tiende a formarse cuando una masa de aire frío y estable queda atrapada debajo de una masa de aire cálido. También puede formarse debido a la elevación de la niebla de advección durante condiciones de viento. ^{[ 19 ]}

La coalescencia ocurre cuando las gotas de agua se fusionan para crear gotas de agua más grandes. ^{[ 20 ]} La resistencia del aire generalmente hace que las gotas de agua en una nube permanezcan estacionarias. Cuando se produce turbulencia del aire, las gotas de agua chocan, produciendo gotas más grandes. ^{[ 21 ] [ 22 ]}

A medida que estas gotas de agua más grandes descienden, la coalescencia continúa, de modo que las gotas se vuelven lo suficientemente pesadas como para vencer la resistencia del aire y caer como lluvia. La coalescencia generalmente ocurre con mayor frecuencia en nubes por encima del punto de congelación (en su parte superior) y también se conoce como el proceso de lluvia cálida. ^{[ 23 ]} En nubes por debajo del punto de congelación, cuando los cristales de hielo ganan suficiente masa, comienzan a caer. Esto generalmente requiere más masa que la coalescencia cuando ocurre entre el cristal y las gotas de agua vecinas. Este proceso depende de la temperatura, ya que las gotas de agua subenfriadas solo existen en una nube que está por debajo del punto de congelación. Además, debido a la gran diferencia de temperatura entre la nube y el nivel del suelo, estos cristales de hielo pueden derretirse al caer y convertirse en lluvia. ^{[ 24 ]}

Las gotas de lluvia tienen tamaños que van desde 0,1 a 9 mm (0,0039 a 0,3543 pulgadas) de diámetro medio, pero desarrollan una tendencia a romperse a medida que aumentan de tamaño. Las gotas más pequeñas se llaman gotitas de nube y su forma es esférica. A medida que una gota de lluvia aumenta de tamaño, su forma se vuelve más achatada, con su sección transversal más grande orientada hacia el flujo de aire entrante. Las gotas de lluvia grandes se aplanan cada vez más en la parte inferior, como panes de hamburguesa ; las muy grandes tienen forma de paracaídas . ^{[ 25 ] [ 26 ]} Contrariamente a la creencia popular, su forma no se asemeja a una lágrima. ^{[ 27 ]} Las gotas de lluvia más grandes de la Tierra se registraron sobre Brasil y las Islas Marshall en 2004 ; algunas de ellas eran tan grandes como 10 mm (0,39 pulgadas) . El gran tamaño se explica por la condensación en grandes partículas de humo o por colisiones entre gotas en pequeñas regiones con un contenido particularmente alto de agua líquida. ^{[ 28 ]}     

Las gotas de lluvia asociadas con el granizo derretido tienden a ser más grandes que otras gotas de lluvia. ^{[ 29 ]}

La intensidad y la duración de las precipitaciones suelen estar inversamente relacionadas; es decir, las tormentas de alta intensidad tienden a ser de corta duración, mientras que las de baja intensidad pueden ser de larga duración. ^{[ 30 ] [ 31 ]}

La distribución final del tamaño de las gotas es una distribución exponencial . El número de gotas con diámetro entre${\displaystyle d}$y${\displaystyle D+dD}$por unidad de volumen de espacio es${\displaystyle n(d)=n_{0}e^{-d/\langle d\rangle }dD}$Esto se conoce comúnmente como la ley de Marshall-Palmer, en honor a los investigadores que la caracterizaron por primera vez. ^{[ 26 ] [ 32 ]} Los parámetros dependen en cierta medida de la temperatura, ^{[ 33 ]} y la pendiente también varía con la tasa de precipitación.${\displaystyle \langle d\rangle ^{-1}=41R^{-0.21}}$(d en centímetros y R en milímetros por hora). ^{[ 26 ]}

Pueden producirse desviaciones para gotas pequeñas y durante diferentes condiciones de lluvia. La distribución tiende a ajustarse a la lluvia promedio, mientras que los espectros de tamaño instantáneos a menudo se desvían y se han modelado como distribuciones gamma . ^{[ 34 ]} La distribución tiene un límite superior debido a la fragmentación de las gotas. ^{[ 26 ]}

Las gotas de lluvia impactan a su velocidad terminal , que es mayor para las gotas más grandes debido a su mayor relación masa-resistencia. A nivel del mar y sin viento, una llovizna de 0,5 mm (0,020 pulg.) impacta a 2 m/s (6,6 ft/s) o 7,2 km/h (4,5 mph) , mientras que las gotas grandes de 5 mm (0,20 pulg.) impactan a unos 9 m/s (30 ft/s) o 32 km/h (20 mph) . ^{[ 35 ]}            

La lluvia que cae sobre material poco compacto, como ceniza recién caída, puede producir hoyuelos que pueden fosilizarse, llamados impresiones de gotas de lluvia . ^{[ 36 ]} La dependencia de la densidad del aire del diámetro máximo de las gotas de lluvia, junto con las impresiones fósiles de gotas de lluvia, se ha utilizado para limitar la densidad del aire hace 2700 millones de años. ^{[ 37 ]} El sonido de las gotas de lluvia al golpear el agua es causado por burbujas de aire que oscilan bajo el agua . ^{[ 38 ] [ 39 ]}

El código METAR para la lluvia es RA, mientras que el código para los chubascos es SHRA. ^{[ 40 ]}

En ciertas condiciones, la precipitación puede caer de una nube, pero luego evaporarse o sublimarse antes de llegar al suelo. Esto se denomina virga , también conocida como "estrías de precipitación" o "rastros de precipitación" ^{[ 41 ]} , y también se refiere a un fenómeno óptico en el que el brillo de la precipitación parece cambiar abruptamente bajo una nube ^{[ 42 ]} . La virga es común en climas cálidos y áridos ^{[ 43 ]} , pero se ha registrado en el Ártico ^{[ 44 ]} y la Antártida ^{[ 45 ]} , y se sabe que ocurre en planetas más allá de la Tierra, incluidos Marte ^{[ 46 ]} y Venus ^{[ 47 ] .}

La precipitación estratiforme (un amplio escudo de precipitación con una intensidad relativamente similar) y la precipitación dinámica (precipitación convectiva de naturaleza lluviosa con grandes cambios de intensidad en distancias cortas) se producen como consecuencia del lento ascenso del aire en sistemas sinópticos (del orden de cm/s), como en las proximidades de frentes fríos y cerca y hacia los polos de frentes cálidos superficiales . Un ascenso similar se observa alrededor de ciclones tropicales fuera de la pared del ojo , y en patrones de precipitación en forma de coma alrededor de ciclones de latitudes medias . ^{[ 48 ]}

Se puede encontrar una amplia variedad de clima a lo largo de un frente ocluido, con posibilidad de tormentas eléctricas, pero generalmente, su paso está asociado con un secado de la masa de aire. Los frentes ocluidos generalmente se forman alrededor de áreas maduras de baja presión. ^{[ 49 ]} Lo que diferencia la lluvia de otros tipos de precipitación, como granizo y nieve, es la presencia de una capa gruesa de aire en altura que está por encima del punto de fusión del agua, lo que derrite la precipitación congelada mucho antes de que llegue al suelo. Si hay una capa superficial poco profunda que está por debajo del punto de congelación, se producirá lluvia helada (lluvia que se congela al contacto con superficies en ambientes bajo cero). ^{[ 50 ]} El granizo se vuelve un fenómeno cada vez menos frecuente cuando el nivel de congelación dentro de la atmósfera supera los 3400 m (11 000 pies) sobre el nivel del suelo. ^{[ 51 ]}  

La lluvia convectiva , o precipitación en forma de chubascos, se produce a partir de nubes convectivas (por ejemplo, cumulonimbos o cúmulos congestus ). Cae en forma de chubascos con intensidad que cambia rápidamente. La precipitación convectiva cae sobre un área determinada durante un tiempo relativamente corto, ya que las nubes convectivas tienen una extensión horizontal limitada. La mayor parte de la precipitación en los trópicos parece ser convectiva; sin embargo, se ha sugerido que también se produce precipitación estratiforme. ^{[ 48 ] [ 52 ]} El granizo y el aguanieve indican convección. ^{[ 53 ]} En latitudes medias, la precipitación convectiva es intermitente y a menudo se asocia con límites baroclínicos como frentes fríos , líneas de turbonada y frentes cálidos. ^{[ 54 ]}

La precipitación orográfica se produce en la ladera de barlovento de las montañas y es causada por el movimiento ascendente del aire de un flujo de aire húmedo a gran escala a través de la cresta montañosa, lo que resulta en enfriamiento adiabático y condensación. En las zonas montañosas del mundo sujetas a vientos relativamente constantes (por ejemplo, los vientos alisios ), generalmente prevalece un clima más húmedo en la ladera de barlovento de una montaña que en la ladera de sotavento o a sotavento. La humedad se elimina por elevación orográfica, dejando aire más seco (véase viento catabático ) en la ladera de sotavento descendente y generalmente más cálida, donde se observa una sombra de lluvia . ^{[ 16 ]}

En Hawái , el monte Waiʻaleʻale , en la isla de Kauai, es notable por sus precipitaciones extremas, ya que se encuentra entre los lugares del mundo con los niveles más altos de lluvia, con 9500 mm (373 pulgadas) . ^{[ 55 ]} Los sistemas conocidos como tormentas Kona afectan al estado con fuertes lluvias entre octubre y abril. ^{[ 56 ]} Los climas locales varían considerablemente en cada isla debido a su topografía, dividiéndose en regiones de barlovento ( Koʻolau ) y sotavento ( Kona ) según la ubicación con respecto a las montañas más altas. Las laderas de barlovento se enfrentan a los vientos alisios del este al noreste y reciben mucha más lluvia; las laderas de sotavento son más secas y soleadas, con menos lluvia y menos nubosidad. ^{[ 57 ]}  

En Sudamérica, la cordillera de los Andes bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que da como resultado un clima desértico justo a sotavento en el oeste de Argentina. ^{[ 58 ]} La sierra de Nevada crea el mismo efecto en Norteamérica, formando los desiertos de la Gran Cuenca y del Mojave . ^{[ 59 ] [ 60 ]}

La estación húmeda o lluviosa es la época del año, que abarca uno o más meses, en la que cae la mayor parte de la precipitación anual promedio en una región. ^{[ 61 ]} El término estación verde también se usa a veces como eufemismo por las autoridades turísticas. ^{[ 62 ]} Las áreas con estaciones húmedas se dispersan por partes de los trópicos y subtrópicos . ^{[ 63 ]} Los climas de sabana y las áreas con regímenes monzónicos tienen veranos húmedos e inviernos secos. Las selvas tropicales técnicamente no tienen estaciones secas o húmedas, ya que su precipitación se distribuye por igual a lo largo del año. ^{[ 64 ]} Algunas áreas con estaciones lluviosas pronunciadas experimentarán una pausa en las precipitaciones a mitad de temporada cuando la Zona de Convergencia Intertropical o vaguada monzónica se mueve hacia el polo de su ubicación durante la mitad de la estación cálida. ^{[ 30 ]} Cuando la estación húmeda ocurre durante la estación cálida, o verano , la lluvia cae principalmente durante las últimas horas de la tarde y las primeras de la noche. La estación húmeda es un momento en el que mejora tanto la calidad del aire ^{[ 65 ]} como la calidad del agua dulce . ^{[ 66 ] [ 67 ]}

Los ciclones tropicales , fuente de lluvias muy intensas, consisten en grandes masas de aire de varios cientos de millas de diámetro con baja presión en el centro y vientos que soplan hacia el centro en sentido horario (hemisferio sur) o antihorario (hemisferio norte). ^{[ 68 ]} Aunque los ciclones pueden causar enormes pérdidas de vidas y bienes, pueden ser factores importantes en los regímenes de precipitación de los lugares afectados, ya que pueden traer precipitaciones muy necesarias a regiones que de otro modo serían secas. ^{[ 69 ]} Las áreas en su trayectoria pueden recibir la cantidad de lluvia de un año entero tras el paso de un ciclón tropical. ^{[ 70 ]}

Las partículas finas producidas por los gases de escape de los automóviles y otras fuentes de contaminación antropogénica forman núcleos de condensación de nubes, lo que conduce a la formación de nubes y aumenta la probabilidad de lluvia. A medida que los viajeros y el tráfico comercial causan la acumulación de contaminación a lo largo de la semana, la probabilidad de lluvia aumenta: alcanza su punto máximo el sábado, después de que se haya acumulado la contaminación de cinco días laborables. En áreas densamente pobladas cerca de la costa, como la costa este de los Estados Unidos , el efecto puede ser drástico: hay un 22 % más de probabilidad de lluvia los sábados que los lunes. ^{[ 72 ]} El efecto de isla de calor urbana calienta las ciudades entre 0,6 y 5,6 °C (33,1 y 42,1 °F) por encima de los suburbios y áreas rurales circundantes. Este calor adicional produce un mayor movimiento ascendente, lo que puede inducir una mayor actividad de chubascos y tormentas eléctricas. Las tasas de lluvia a sotavento de las ciudades aumentan entre un 48 % y un 116 %. En parte como resultado de este calentamiento, la precipitación mensual es aproximadamente un 28 % mayor entre 32 y 64 km (20 y 40 millas) a sotavento de las ciudades, en comparación con la zona a barlovento. ^{[ 73 ]} Algunas ciudades provocan un aumento total de la precipitación del 51 %. ^{[ 74 ]}    

El aumento de las temperaturas tiende a incrementar la evaporación, lo que puede provocar un aumento de las precipitaciones. En general, las precipitaciones aumentaron sobre tierra firme al norte de los 30°N entre 1900 y 2005, pero han disminuido en los trópicos desde la década de 1970. A nivel mundial, no se ha observado una tendencia general estadísticamente significativa en las precipitaciones durante el último siglo, si bien las tendencias han variado considerablemente según la región y a lo largo del tiempo. Las zonas orientales de América del Norte y del Sur, el norte de Europa y el norte y centro de Asia se han vuelto más húmedas. El Sahel, el Mediterráneo, el sur de África y partes del sur de Asia se han vuelto más secas. Se ha producido un aumento en el número de episodios de fuertes precipitaciones en muchas zonas durante el último siglo, así como un aumento, desde la década de 1970, en la prevalencia de sequías, especialmente en los trópicos y subtrópicos. Los cambios en las precipitaciones y la evaporación sobre los océanos se deducen de la disminución de la salinidad de las aguas de latitudes medias y altas (lo que implica mayores precipitaciones), junto con el aumento de la salinidad en latitudes más bajas (lo que implica menores precipitaciones y/o mayor evaporación). En los Estados Unidos continentales, la precipitación anual total aumentó a una tasa promedio del 6,1  por ciento desde 1900, con los mayores incrementos en la región climática del centro-norte oriental (11,6 por ciento por siglo) y el sur (11,1  por ciento). Hawái fue la única región que mostró una disminución (−9,25  por ciento). ^{[ 75 ]}

El análisis de 65 años de registros de precipitaciones en Estados Unidos muestra que los 48 estados contiguos han experimentado un aumento en las lluvias torrenciales desde 1950. Los mayores incrementos se registran en el Noreste y el Medio Oeste, que en la última década han experimentado un 31 % y un 16 % más de lluvias torrenciales, respectivamente, en comparación con la década de 1950. Rhode Island es el estado con el mayor incremento, un 104 %. McAllen, Texas, es la ciudad con el mayor incremento, un 700 %. En el análisis, se consideran lluvias torrenciales los días en que la precipitación total superó el uno por ciento superior de todos los días de lluvia y nieve durante el período 1950-2014. ^{[ 76 ] [ 77 ]}

Los intentos más exitosos de influir en el clima implican la siembra de nubes , que incluye técnicas utilizadas para aumentar las precipitaciones invernales sobre las montañas y suprimir el granizo . ^{[ 78 ]}

Las bandas de lluvia son áreas ^de nubes y precipitación significativamente alargadas. Pueden ser estratiformes o convectivas [ ^{79 ]} y se generan por diferencias de temperatura. Cuando se observa en imágenes de radar meteorológico , este alargamiento de la precipitación se denomina estructura en bandas ^{[ 80 ]} . Las bandas de lluvia que preceden a frentes cálidos ocluidos y frentes cálidos se asocian con un movimiento ascendente débil ^{[ 81 ]} y tienden a ser anchas y estratiformes ^{[ 82 ] .}

Las bandas de lluvia que se originan cerca y delante de los frentes fríos pueden ser líneas de turbonada capaces de producir tornados . ^{[ 83 ]} Las bandas de lluvia asociadas con frentes fríos pueden ser deformadas por barreras montañosas perpendiculares a la orientación del frente debido a la formación de una corriente en chorro de barrera de bajo nivel . ^{[ 84 ]} Las bandas de tormentas eléctricas pueden formarse con límites de brisa marina y brisa terrestre si hay suficiente humedad presente. Si las bandas de lluvia de brisa marina se vuelven lo suficientemente activas justo delante de un frente frío, pueden enmascarar la ubicación del frente frío mismo. ^{[ 85 ]}

Una vez que un ciclón ocluye un frente ocluido (una vaguada de aire cálido en altura) será causado por fuertes vientos del sur en su periferia oriental que giran en altura alrededor de su periferia noreste y, finalmente, noroeste (también denominada cinta transportadora cálida), forzando a una vaguada superficial a continuar hacia el sector frío en una curva similar a la del frente ocluido. El frente crea la porción de un ciclón ocluido conocida como su cabeza de coma , debido a la forma de coma de la nube de la troposfera media que acompaña a la característica. También puede ser el foco de precipitaciones localmente fuertes, con tormentas eléctricas posibles si la atmósfera a lo largo del frente es lo suficientemente inestable para la convección. ^{[ 86 ]} La formación de bandas dentro del patrón de precipitación de la cabeza de coma de un ciclón extratropical puede producir cantidades significativas de lluvia. ^{[ 87 ]} Detrás de los ciclones extratropicales durante el otoño y el invierno, las bandas de lluvia pueden formarse a sotavento de cuerpos de agua relativamente cálidos como los Grandes Lagos . A sotavento de las islas, pueden desarrollarse bandas de chubascos y tormentas eléctricas debido a la convergencia de vientos de bajo nivel a sotavento de los bordes de las islas. Frente a la costa de California , esto se ha observado tras el paso de frentes fríos. ^{[ 88 ]}

Las bandas de lluvia dentro de los ciclones tropicales tienen una orientación curva. Estas bandas contienen chubascos y tormentas eléctricas que, junto con la pared del ojo y el ojo, constituyen un huracán o tormenta tropical . La extensión de las bandas de lluvia alrededor de un ciclón tropical puede ayudar a determinar su intensidad. ^{[ 89 ]}

La frase lluvia ácida fue utilizada por primera vez por el químico escocés Robert Augus Smith en 1852. ^{[ 90 ]} El pH de la lluvia varía, especialmente debido a su origen. En la costa este de Estados Unidos, la lluvia que proviene del océano Atlántico suele tener un pH de 5,0 a 5,6; la lluvia que llega a través del continente desde el oeste tiene un pH de 3,8 a 4,8; y las tormentas eléctricas locales pueden tener un pH tan bajo como 2,0. ^{[ 91 ]} La lluvia se vuelve ácida principalmente debido a la presencia de dos ácidos fuertes, el ácido sulfúrico (H ₂ SO ₄ ) y el ácido nítrico (HNO ₃ ). El ácido sulfúrico se deriva de fuentes naturales como volcanes y humedales (bacterias reductoras de sulfato); y de fuentes antropogénicas como la combustión de combustibles fósiles y la minería donde hay H ₂ S presente. El ácido nítrico se produce por fuentes naturales como rayos, bacterias del suelo e incendios naturales; mientras que también se produce antropogénicamente por la combustión de combustibles fósiles y en centrales eléctricas. En los últimos 20 años, las concentraciones de ácido nítrico y sulfúrico han disminuido en presencia de agua de lluvia, lo que puede deberse al aumento significativo de amonio (muy probablemente como amoníaco de la producción ganadera), que actúa como amortiguador en la lluvia ácida y eleva el pH. ^{[ 92 ]}

La clasificación de Köppen se basa en los valores promedio mensuales de temperatura y precipitación. La forma más común de la clasificación de Köppen tiene cinco tipos primarios, etiquetados de la A a la E. Específicamente, los tipos primarios son: A, tropical; B, seco; C, templado de latitud media; D, frío de latitud media; y E, polar. Estas cinco clasificaciones primarias se pueden subdividir en clasificaciones secundarias como selva tropical , monzón , sabana tropical , subtropical húmedo , continental húmedo , clima oceánico , clima mediterráneo , estepa , clima subártico , tundra , casquete polar y desierto . ^{[ 94 ]}

Las selvas tropicales se caracterizan por altas precipitaciones, con definiciones que establecen una precipitación anual normal mínima entre 1750 y 2000 mm (69 y 79 pulgadas) . ^{[ 95 ]} Una sabana tropical es un bioma de pastizales ubicado en regiones de clima semiárido a semihúmedo de latitudes subtropicales y tropicales , con precipitaciones entre 750 y 1270 mm (30 y 50 pulgadas) al año. Están muy extendidas en África y también se encuentran en la India, las partes septentrionales de Sudamérica, Malasia y Australia. ^{[ 96 ]} La zona climática subtropical húmeda es donde las precipitaciones invernales están asociadas con grandes tormentas que los vientos del oeste dirigen de oeste a este. La mayor parte de las precipitaciones de verano ocurren durante tormentas eléctricas y ciclones tropicales ocasionales. ^{[ 97 ]} Los climas subtropicales húmedos se encuentran en el lado oriental de los continentes, aproximadamente entre latitudes de 20° y 40° grados lejos del ecuador. ^{[ 98 ]}    

Un clima oceánico (o marítimo) se encuentra típicamente a lo largo de las costas occidentales en las latitudes medias de todos los continentes del mundo, bordeando océanos fríos, así como el sureste de Australia, y está acompañado de abundantes precipitaciones durante todo el año. ^{[ 99 ]} El régimen climático mediterráneo se asemeja al clima de las tierras en la cuenca del Mediterráneo , partes del oeste de América del Norte, partes del oeste y sur de Australia , en el suroeste de Sudáfrica y en partes del centro de Chile . El clima se caracteriza por veranos cálidos y secos e inviernos fríos y húmedos. ^{[ 100 ]} Una estepa es una pradera seca . ^{[ 101 ]} Los climas subárticos son fríos con permafrost continuo y pocas precipitaciones. ^{[ 102 ]}

Además de la contaminación del agua de lluvia por óxidos sulfúricos y nítricos , que produce lluvia ácida, diversos contaminantes provenientes de desechos industriales y domésticos pueden terminar en el agua de lluvia, causando efectos perjudiciales en la vida acuática y humana. Los contaminantes de desechos sólidos, vehículos y maquinaria con fugas, fertilizantes y otras sustancias potencialmente peligrosas ingresan a las fuentes de agua directamente a través de vertidos o como escorrentía superficial después de fuertes lluvias. ^{[ 103 ]} Una clasificación de contaminantes particularmente notable son las sustancias perfluoroalquiladas , compuestos químicos sintéticos utilizados en una amplia variedad de productos de consumo. ^{[ 104 ]} La lluvia tiene el potencial de disolver y transportar diferentes compuestos, incluidas las sustancias tóxicas mencionadas anteriormente, con ciertos iones como el calcio y el bicarbonato que aparecen con frecuencia en el agua de lluvia más ácida. ^{[ 105 ]} Sin embargo, la composición del agua de lluvia en un momento y lugar determinados es altamente variable según las actividades de fabricación, agricultura y producción de desechos en curso. ^{[ 106 ]}

La tasa de lluvia se mide en unidades de longitud por unidad de tiempo, generalmente en milímetros por hora, ^{[ 120 ]} o en países donde las unidades imperiales son más comunes, pulgadas por hora. ^{[ 121 ]} La "longitud", o más precisamente, la "profundidad" que se mide es la profundidad del agua de lluvia que se acumularía en una superficie plana, horizontal e impermeable durante un tiempo determinado, generalmente una hora. ^{[ 122 ]} Esto es dimensionalmente equivalente al volumen de agua por unidad de área: un milímetro de lluvia es el equivalente a un litro de agua por metro cuadrado. ^{[ 123 ]} Esta medición se realiza con un pluviómetro . Una lata cilíndrica con lados rectos es el más económico y simple que se puede fabricar y dejar al aire libre, pero su precisión dependerá de la regla que se utilice para medir la lluvia. ^{[ 124 ]} Los meteorólogos tienen un tipo estándar de pluviómetro tanto para lluvia como para nieve con un cilindro interior y un cilindro exterior que se suma al volumen del cilindro interior lleno. ^{[ 125 ]} Otros tipos de pluviómetros incluyen el popular pluviómetro de cuña (el pluviómetro más barato y el más frágil), el pluviómetro de cubeta basculante y el pluviómetro de pesaje. ^{[ 126 ]}

Cuando se realiza una medición de precipitación, existen diversas redes en Estados Unidos y otros lugares donde se pueden enviar mediciones de lluvia a través de Internet, como CoCoRAHS o GLOBE. ^{[ 127 ] [ 128 ]} Si no hay una red disponible en el área donde uno vive, es probable que la oficina meteorológica local más cercana esté interesada en la medición. ^{[ 129 ]}

Uno de los principales usos del radar meteorológico es poder evaluar la cantidad de precipitaciones caídas sobre grandes cuencas con fines hidrológicos . ^{[ 130 ]} Por ejemplo, el control de inundaciones fluviales , la gestión de alcantarillado y la construcción de presas son áreas donde los planificadores utilizan datos de acumulación de lluvia. Las estimaciones de lluvia derivadas del radar complementan los datos de las estaciones de superficie, que pueden utilizarse para la calibración. Para producir acumulaciones de radar, las tasas de lluvia sobre un punto se estiman utilizando el valor de los datos de reflectividad en puntos individuales de la cuadrícula. Luego se utiliza una ecuación de radar, que es $${\displaystyle Z=AR^{b},}$$ donde Z representa la reflectividad del radar, R representa la tasa de precipitación, y A y b son constantes. ^{[ 131 ]} Las estimaciones de precipitación derivadas de satélites utilizan instrumentos de microondas pasivos a bordo de satélites meteorológicos de órbita polar y geoestacionarios para medir indirectamente las tasas de precipitación. ^{[ 132 ]} Si se desea una precipitación acumulada durante un período de tiempo, se deben sumar todas las acumulaciones de cada celda de la cuadrícula dentro de las imágenes durante ese tiempo.

La intensidad de la lluvia se clasifica según la tasa de precipitación, que depende del tiempo considerado. ^{[ 133 ]} Se utilizan las siguientes categorías para clasificar la intensidad de la lluvia:

• Lluvia ligera: cuando la tasa de precipitación es inferior a 2,5 mm (0,098 pulgadas) por hora.  
• Lluvia moderada: cuando la tasa de precipitación está entre 2,5 y 7,6 mm (0,098–0,299 pulg) o 10 mm (0,39 pulg) por hora ^{[ 134 ] [ 135 ]}    
• Lluvias intensas: cuando la tasa de precipitación es superior a 7,6 mm (0,30 pulg) por hora, ^{[ 134 ]} o entre 10 y 50 mm (0,39–1,97 pulg) por hora ^{[ 135 ].}    
• Lluvia violenta: cuando la tasa de precipitación es mayor a 50 mm (2,0 pulgadas) por hora ^{[ 135 ].}  

La intensidad también puede expresarse mediante el factor R de erosividad de la lluvia ^{[ 136 ]} o en términos del índice n de la estructura temporal de la lluvia . ^{[ 133 ]}

El tiempo promedio entre ocurrencias de un evento con una intensidad y duración específicas se llama período de retorno . ^{[ 137 ]} La intensidad de una tormenta se puede predecir para cualquier período de retorno y duración de la tormenta, a partir de gráficos basados ​​en datos históricos para la ubicación. ^{[ 138 ]} El período de retorno a menudo se expresa como un evento de n años. Por ejemplo, una tormenta de 10 años describe un evento de lluvia raro que ocurre en promedio una vez cada 10  años. La lluvia será mayor y las inundaciones serán peores que la peor tormenta esperada en cualquier año. Una tormenta de 100 años describe un evento de lluvia extremadamente raro que ocurre en promedio una vez en un siglo. La lluvia será extrema y las inundaciones peores que un evento de 10 años. La probabilidad de un evento en cualquier año es el inverso del período de retorno (suponiendo que la probabilidad permanece igual para cada año). ^{[ 137 ]} Por ejemplo, una tormenta de 10 años tiene una probabilidad de ocurrir del 10  por ciento en cualquier año dado, y una tormenta de 100 años ocurre con una  probabilidad del 1 por ciento en un año. Como ocurre con todos los eventos de probabilidad, es posible, aunque improbable, que se produzcan múltiples tormentas de 100 años en un solo año. ^{[ 139 ]}

La precipitación, especialmente la lluvia, tiene un efecto drástico en la agricultura. Todas las plantas necesitan al menos algo de agua para sobrevivir; por lo tanto, la lluvia (al ser el medio más eficaz de riego) es importante para la agricultura. Si bien un patrón de lluvia regular suele ser vital para la salud de las plantas, el exceso o la escasez de lluvia pueden ser perjudiciales, incluso devastadores para los cultivos. La sequía puede matar los cultivos y aumentar la erosión, ^{[ 146 ]} mientras que el clima excesivamente húmedo puede causar el crecimiento de hongos dañinos . ^{[ 147 ]} Las plantas necesitan cantidades variables de lluvia para sobrevivir. ^{[ 148 ]} Por ejemplo, ciertos cactus requieren pequeñas cantidades de agua, ^{[ 149 ]} mientras que cultivos como el arroz requieren miles de litros de agua para proporcionar buenos rendimientos y deben ser irrigados continuamente además del riego normal a través de la lluvia. ^{[ 150 ]} Las plantas que prosperan en climas más secos prosperan en condiciones con eventos de lluvia abundantes e infrecuentes, mientras que las plantas en ecosistemas más húmedos prefieren lo contrario: lluvias frecuentes y moderadas. ^{[ 151 ]}

En áreas con estaciones húmedas y secas, los nutrientes del suelo disminuyen y la erosión aumenta durante la estación húmeda. ^{[ 30 ]} Los animales tienen estrategias de adaptación y supervivencia para el régimen más húmedo. La estación seca anterior conduce a la escasez de alimentos en la estación húmeda, ya que los cultivos aún no han madurado. ^{[ 152 ]} Los países en desarrollo han observado que sus poblaciones muestran fluctuaciones estacionales de peso debido a la escasez de alimentos que se observa antes de la primera cosecha, que ocurre al final de la estación húmeda. ^{[ 153 ]} La lluvia se puede recolectar mediante el uso de tanques de agua de lluvia ; tratada para uso potable o para uso no potable en interiores o para riego. ^{[ 154 ]} Las lluvias excesivas durante períodos cortos de tiempo pueden causar inundaciones repentinas . ^{[ 155 ]}

Las actitudes culturales hacia la lluvia difieren en todo el mundo. En climas templados , la gente tiende a estresarse más cuando el clima es inestable o nublado, y su impacto es mayor en los hombres que en las mujeres. ^{[ 156 ]} La lluvia también puede traer alegría, ya que algunos la consideran relajante o disfrutan de su atractivo estético. En lugares secos, como la India, ^{[ 157 ]} o durante períodos de sequía , ^{[ 158 ]} la lluvia levanta el ánimo de la gente. En Botsuana , la palabra setswana para lluvia, pula , se usa como nombre de la moneda nacional , en reconocimiento de la importancia económica de la lluvia en su país, ya que tiene un clima desértico. ^{[ 159 ]} Varias culturas han desarrollado medios para lidiar con la lluvia y han creado numerosos dispositivos de protección como paraguas e impermeables , y dispositivos de desviación como canaletas y desagües pluviales que conducen las lluvias a las alcantarillas. ^{[ 160 ]} A muchas personas les resulta agradable o distintivo el olor durante e inmediatamente después de la lluvia. El origen de este aroma es el petricor , un aceite producido por las plantas, luego absorbido por las rocas y el suelo, y posteriormente liberado al aire durante la lluvia. ^{[ 161 ]}

La lluvia tiene un significado religioso importante en muchas culturas. ^{[ 162 ]} Los antiguos sumerios creían que la lluvia era el semen del dios del cielo An , ^{[ 163 ]} que caía de los cielos para inseminar a su consorte, la diosa de la tierra Ki , ^{[ 163 ]} haciendo que diera a luz a todas las plantas de la tierra. ^{[ 163 ]} Los acadios creían que las nubes eran los senos de la consorte de Anu, Antu ^{, [ 163 ]} y que la lluvia era leche de sus senos. ^{[ 163 ]} Según la tradición judía, en el siglo I a. C., el hacedor de milagros judío Honi ha-M'agel puso fin a una sequía de tres años en Judea dibujando un círculo en la arena y orando por lluvia, negándose a salir del círculo hasta que su oración fue concedida. ^{[ 164 ]} En sus Meditaciones , el emperador romano Marco Aurelio conserva una oración por lluvia hecha por los atenienses al dios griego del cielo Zeus . ^{[ 162 ]} Se sabe que varias tribus nativas americanas históricamente realizaban danzas de la lluvia para invocar precipitaciones. ^{[ 162 ]} Los rituales para invocar la lluvia también son importantes en muchas culturas africanas. ^{[ 165 ]} En los Estados Unidos actuales, varios gobernadores estatales han organizado Días de Oración por la Lluvia, incluyendo los Días de Oración por la Lluvia en el Estado de Texas en 2011. ^{[ 162 ]}

La mitad norte de África está dominada por la región cálida y seca más extensa del mundo, el desierto del Sahara . Algunos desiertos también ocupan gran parte del sur de África: el Namib y el Kalahari . En Asia, un gran mínimo anual de precipitaciones, compuesto principalmente por desiertos, se extiende desde el desierto de Gobi en Mongolia hacia el oeste-suroeste a través del oeste de Pakistán ( Baluchistán ) e Irán hasta el desierto arábigo en Arabia Saudita. La mayor parte de Australia es semiárida o desértica, ^{[ 170 ]} lo que la convierte en el continente habitado más seco del mundo. En Sudamérica, la cordillera de los Andes bloquea la humedad del Pacífico que llega a ese continente, lo que resulta en un clima desértico justo a sotavento en el oeste de Argentina. ^{[ 58 ]} Las zonas más secas de Estados Unidos son regiones donde el desierto de Sonora se extiende por el suroeste desértico, la Gran Cuenca y el centro de Wyoming. ^{[ 171 ]}

Dado que la lluvia solo cae en estado líquido, rara vez cae cuando las temperaturas de la superficie están bajo cero, a menos que haya una capa de aire cálido en altura, en cuyo caso se convierte en lluvia helada . Debido a que toda la atmósfera está bajo cero, los climas gélidos suelen tener muy poca lluvia y a menudo se conocen como desiertos polares . Un bioma común en esta área es la tundra , que tiene un deshielo corto en verano y un invierno largo y helado. La lluvia en estos desiertos polares y la precipitación en general son muy bajas, aunque no se pueden describir como áridos , ya que el suelo está predeciblemente húmedo durante breves temporadas de crecimiento y la humedad del aire permanece relativamente alta, con tasas de evaporación muy bajas. ^{[ 172 ]} Debido a su ubicación, la Antártida contiene algunas de las regiones más secas del mundo. ^{[ 173 ]}

Las selvas tropicales se caracterizan principalmente por ser áreas del mundo con una humedad muy alta. Existen selvas tropicales y templadas , así como las menos comunes selvas secas. ^{[ 174 ]} Las selvas tropicales ocupan una gran franja del planeta, principalmente a lo largo del ecuador , ya que los climas asociados con las selvas tropicales se encuentran con mayor frecuencia dentro de los diez grados de latitud del ecuador. No experimentan estaciones naturales como muchas otras regiones, y las horas de luz diurna y las temperaturas promedio se mantienen bastante constantes durante todo el año. ^{[ 175 ]} Las selvas templadas a menudo se ubican mucho más lejos del ecuador, pero aún así tienen altas precipitaciones y, en muchos casos, tienen un dosel arbóreo cerrado . ^{[ 176 ]} Las selvas secas mantienen un dosel denso, pero pueden enfrentar períodos de sequía . ^{[ 177 ] [ 174 ]}

La región ecuatorial cercana a la Zona de Convergencia Intertropical (ZCIT), o vaguada monzónica, es la parte más húmeda de los continentes del mundo. Anualmente, el cinturón de lluvias dentro de los trópicos avanza hacia el norte en agosto, luego se mueve de regreso hacia el sur en el hemisferio sur en febrero y marzo. ^{[ 178 ]} Dentro de Asia, las lluvias se ven favorecidas en su parte sur desde la India hacia el este y noreste a través de Filipinas y el sur de China hasta Japón debido a que el monzón transporta humedad principalmente desde el Océano Índico hacia la región. ^{[ 179 ]} La vaguada monzónica puede llegar tan al norte como el paralelo 40 en Asia Oriental durante agosto antes de moverse hacia el sur después de eso. Su avance hacia los polos se acelera con el inicio del monzón de verano, que se caracteriza por el desarrollo de una presión atmosférica más baja (una baja térmica ) sobre la parte más cálida de Asia. ^{[ 180 ] [ 181 ]} Circulaciones monzónicas similares, pero más débiles, están presentes sobre América del Norte y Australia. ^{[ 182 ] [ 183 ]}

Durante el verano, el monzón del suroeste combinado con la humedad del Golfo de California y del Golfo de México que se mueve alrededor de la cresta subtropical en el Océano Atlántico trae la promesa de tormentas eléctricas vespertinas y nocturnas a la franja sur de los Estados Unidos, así como a las Grandes Llanuras . ^{[ 184 ]} La mitad oriental de los Estados Unidos contiguos al este del meridiano 98 , las montañas del Pacífico Noroeste y la cordillera de Sierra Nevada son las partes más húmedas del país, con una precipitación promedio que supera los 760 mm (30 pulgadas) por año. ^{[ 185 ]} Los ciclones tropicales aumentan las precipitaciones en las secciones del sur de los Estados Unidos, ^{[ 186 ]} así como en Puerto Rico , las Islas Vírgenes de los Estados Unidos , ^{[ 187 ]} las Islas Marianas del Norte , ^{[ 188 ]} Guam , ^{[ 189 ]} y Samoa Americana . ^{[ 190 ]}  

El flujo del oeste proveniente del templado Atlántico Norte provoca lluvias en Europa occidental, especialmente en Irlanda y el Reino Unido, donde las costas occidentales pueden recibir entre 1000 mm (39 pulgadas) a nivel del mar y 2500 mm (98 pulgadas) en las montañas de lluvia al año. Bergen , Noruega, es una de las ciudades europeas más famosas por sus lluvias, con una precipitación anual promedio de 2250 mm (89 pulgadas) . Durante el otoño, el invierno y la primavera, los sistemas de tormentas del Pacífico traen gran parte de las precipitaciones a la mayor parte de Hawái y el oeste de Estados Unidos. ^{[ 184 ]} Sobre la cresta de alta presión, la corriente en chorro trae un máximo de precipitación estival a los Grandes Lagos . Grandes áreas de tormentas eléctricas conocidas como complejos convectivos de mesoescala se mueven a través de las Grandes Llanuras, el Medio Oeste y los Grandes Lagos durante la estación cálida, contribuyendo hasta con el 10 % de la precipitación anual a la región. ^{[ 191 ]}      

La Oscilación del Sur de El Niño afecta la distribución de las precipitaciones al alterar los patrones de lluvia en el oeste de Estados Unidos, ^{[ 192 ]} el Medio Oeste, ^{[ 193 ] [ 194 ]} el Sureste, ^{[ 195 ]} y en todos los trópicos. También hay evidencia de que el calentamiento global conduce a un aumento de las precipitaciones y una mayor frecuencia de eventos de precipitación extrema en las partes orientales de América del Norte, mientras que las lluvias se están volviendo menos frecuentes y en menor cantidad en los trópicos, subtrópicos y el oeste de Estados Unidos. ^{[ 196 ]}

Cherrapunji , situada en las laderas meridionales del Himalaya oriental en Shillong , India, es el lugar más lluvioso de la Tierra, con una precipitación media anual de 11.430 mm (450 pulgadas) . La mayor precipitación registrada en un solo año fue de 22.987 mm (905,0 pulgadas) en 1861. El promedio de 38 años en la cercana Mawsynram , Meghalaya , India, es de 11.873 mm (467,4 pulgadas) . ^{[ 197 ]} El lugar más lluvioso de Australia es el monte Bellenden Ker, en el noreste del país, que registra un promedio de 8000 mm (310 pulgadas) por año, con más de 12 200 mm (480,3 pulgadas) de lluvia registradas durante el año 2000. ^{[ 198 ]} El Big Bog en la isla de Maui tiene la mayor precipitación anual promedio en las islas hawaianas, con 10 300 mm (404 pulgadas) . ^{[ 199 ]} El monte Waiʻaleʻale en la isla de Kauaʻi alcanza valores similares.            Lluvias torrenciales, aunque ligeramente inferiores a las del Big Bog, con 9500 mm (373 pulgadas) ^{[ 200 ]} de lluvia al año durante los últimos 32 años, con un récord de 17 340 mm (683 pulgadas) en 1982. Su cima se considera uno de los lugares más lluviosos del planeta, con 360 días de lluvia al año. ^{[ 201 ]}    

Lloró , un pueblo situado en Chocó , Colombia , es probablemente el lugar con la mayor cantidad de lluvia en el mundo, con un promedio de 13,300 mm (523.6 in) por año. ^{[ 202 ]} El departamento de Chocó es extraordinariamente húmedo. Tutunendaó, un pequeño pueblo situado en el mismo departamento, es uno de los lugares estimados más húmedos de la Tierra, con un promedio de 11,394 mm (448.6 in) por año; en 1974 el pueblo recibió 26,303 mm (1,035.6 in) , la mayor cantidad de lluvia anual medida en Colombia. A diferencia de Cherrapunji, que recibe la mayor parte de su lluvia entre abril y septiembre, Tutunendaó recibe lluvia distribuida casi uniformemente a lo largo del año. ^{[ 203 ]} Quibdó , la capital de Chocó, recibe la mayor cantidad de lluvia en el mundo entre las ciudades con más de 100,000 habitantes: 9,000 mm (354 in) por año. ^{[ 202 ]}