- •Clouds
- •Air temperature decrease is a reason for cloud formation
- •Advection
- •Water vapor content variation
- •Classification of clouds
- •Classification based on altitude of the clouds
- •Cirrus felosus
- •Cirrus uncinus
- •Cirrostratus
- •Nimbostratus
- •Altostratus
- •Nimbostratus
- •Chimney clouds
- •Meso – scale convective complexes (MCC)
- •Chimney cloud formation
- •Lifting condensation level
- •Free Convection level
- •Entrainment
- •dmdz 4 R2 dRdz
- •Chimney clouds diurnal and annual variation
- •Mountain thunderstorm in San Juan Mountains (Whiteman ppt)
Altostratus
Nimbostratus
12
Chimney clouds
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Cb |
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Cu hum |
Cu med |
Cu cong |
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13
Meso – scale convective complexes (MCC)
14
Chimney cloud formation
p z |
E |
zE E |
Convection level |
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(FCL) |
zdW |
0 |
0°C |
dt |
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E |
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Condensation |
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zk |
level (LCL) |
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T |
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Three important levels: lifting condensation level (Zk) |
|
practically coincides with cloud bottoms, zero isotherm level (Z0) |
|
that separates super cooled (upper) part of the cloud water from |
|
non-super cooled (lower) one, free convection level (Zc) |
|
practically coincides with the cloud top. |
15 |
Lifting condensation level
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Determination of the lifting condensation level |
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S 0,622 e |
P |
; |
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ln S ln 0,622 ln e ln P |
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1 dS |
1 de |
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1 dp |
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In case of adiabatic ascent |
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S const; |
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dS |
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dz e dz |
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0 |
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S |
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P dz |
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dz |
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1 de |
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1 |
dp |
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dP g |
P |
g |
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Using Clausius Clapeyron equation |
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e dz |
P dz |
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RT |
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dz |
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dE |
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L |
dT |
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de |
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L |
d |
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L |
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d |
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1 dP |
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E R |
T 2 |
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e R |
2 |
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Rw |
2 |
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P dz |
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w |
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w |
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dz |
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L |
d |
1 |
Pg |
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|
d |
gRw 2 |
|
|
gRw |
|
|
9,8 461 |
|
6,3 10 6 |
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
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287 2,5 10 |
6 |
|
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|
2 |
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|
|
P RT |
|
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Rw |
dz |
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|
dz |
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RL |
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T |
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RL |
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16
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gRw |
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2 |
6.3 10 6 2 |
|
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||||
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RL T |
T |
||
|
|
0 Zk T0 a Zk
According to results of calculation dew point lapse rate in the conditions typical for the atmosphere in the extratropical latitudes, the value of this lapse rate can be adopted with the accuracy of 10% 0,17°/100m =const.
(T |
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) ( )Z |
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0 |
k |
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T0 0 |
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0 |
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a |
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Zk С |
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Zk |
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T0 0 |
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С |
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1 |
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1,23 |
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|||||||||
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a |
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0,98 |
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0,17 |
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h. m. |
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m |
|||||||
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Z |
k |
1,23 T |
0 |
|
|
Z |
k |
|
123 T |
0 |
|
||||||||||||
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|
|
|
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|
0 |
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0 |
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||||||||||||
An example |
|
Zk |
123 15 9 738 m |
|
Pk P0 13,6 T0 0 |
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|
T 150 C |
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||||||||||||||||||
0 |
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|
|
Zk |
1,23 15 9 7,4 h. m. |
Tk 1,22 0 0,22T0 |
|
||||||||||||||||||
|
0 90 C |
|
|
||||||||||||||||||||||||
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17 |
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Free Convection level
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Free convection |
W 0 |
Z3 |
'dz |
level |
E E |
E g |
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Z 2 |
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W 0 |
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Z ' |
dW 0 |
|||||||
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dt |
E g ' dz |
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Z 2 |
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Z1 |
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Lifting condensation level
18
Level T=0°C determination
p |
z |
Temperature |
|
in the cloud |
|
|
|
Temperature variation within an ascending particle
ZT 0
T 0°C
19
Entrainment
|
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|
Ascending particle (thermic) is not |
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||||||||||
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isolated. It exchanges mass, momentum, |
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heat, moisture etc with ambient air |
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Thermic |
Ascending cloud air is (a) warmer, (b) |
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saturated; ambient air is not saturated. |
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In the course of the exchange, the |
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entrained air make the cloud air |
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temperature lower ad drier. As result |
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||||||||||
p |
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z |
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some droplets evaporate, that makes the |
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|
temperature even more lower, and energy |
||||||||||||||||||
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||||||||||||||
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m |
4 |
R3 |
of instability decreases. |
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|||||||||||
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dm |
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4 |
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dR |
|
2 dR |
||||||||
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3 |
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1 dm |
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R |
2 |
3 |
4 R |
||||||
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a |
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dz |
3 |
|
dz |
|
dz |
||||||
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|||||||
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T |
m dz |
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||||||||
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20 |
entrainment index