Estudio del crecimiento del grano en el hielo y su aplicación en el estudio del granizo

Abstract

Se presenta un estudio sobre el proceso de crecimiento del grano de hielo para evaluar los cambios que se producen en los granizos antes de su análisis en el laboratorio. Se desarrolla una formulación teórica desde una perspectiva macroscópica utilizando la termodinámica de procesos irreversibles, junto con un modelo de simulación de la migración de los límites de grano destinado a estudiar la cinética del crecimiento de grano en muestras con cristales irregulares. Se presenta un desarrollo de infraestructura experimental para la realización de recocido en muestras y se aplica tanto a muestras de hielo puro como contaminado. Los resultados se analizan basándose en los marcos teóricos. También se presentan experimentos de recocido con granizo natural y artificial donde se analizan las alteraciones en la estructura cristalina resultantes del almacenamiento prolongado en cámaras frigoríficas y por el tiempo de permanencia en la nube. Se observa que la presencia de burbujas y solutos modifica la cinética de crecimiento de los granos, lo que podría explicar resultados aparentemente contradictorios encontrados en la bibliografía.

A study is presented on the ice grain growth process to assess the changes occurring in hailstones before their analysis in the laboratory. A theoretical formulation is developed from a macroscopic perspective using thermodynamics of irreversible processes, along with a simulation model for grain boundary migration aimed at studying the kinetics of grain growth in samples with irregular crystals. An experimental infrastructure development for annealing is introduced. This approach is applied to both pure and contaminated ice samples, and the results are analyzed based on the theoretical frameworks. Experiments involving annealing with natural and artificial hailstones are also showcased. These experiments explore alterations in the crystal structure resulting from prolonged storage in cold chambers and time of permanency in the cloud. It is observed that the presence of bubbles and solutes modifies the kinetics of grain growth, potentially explaining seemingly contradictory outcomes found in the literature.