Жидкая вода содержание

Содержание жидкой воды (LWC ) является мерой массы воды в облаке в указанном количестве сухого воздуха. Обычно он измеряется на объем воздуха (г / м) или массу воздуха (г / кг) (Bohren, 1998). Эта переменная важна для выяснения того, какие типы облаков могут образоваться, и тесно связана с тремя другими микрофизическими переменными облаков: эффективным радиусом падения облака, the и the (Wallace, 2006). Возможность определить вероятные образования облаков чрезвычайно полезна для прогнозирования погоды, поскольку кучево-дождевые облака связаны с грозами и сильным дождем, тогда как перистые облака связаны с не связаны напрямую с осадками.

• 1 Характеристики
  • 1.1 Связь с классификацией облаков
  • 1.2 Морские и континентальные
• 2 Методы измерения
• 3 Уравнения / отношения
  • 3.1 Концентрация облачных капель
  • 3.2 Туманная камера
• 4 См. Также
• 5 Ссылки

Содержание жидкой воды в облаке значительно варьируется в зависимости от типа облаков, присутствующих в атмосфере в данном месте. Классификация облаков сильно зависит от содержания жидкой воды, а также от происхождения облака. Комбинация этих двух факторов позволяет прогнозисту более легко прогнозировать типы условий, которые будут в области, на основе типов облаков, которые формируются или уже сформировались.

Отношение к классификации облаков

Облака с низкой плотностью, такие как перистые облака, содержат очень мало воды, что приводит к относительно низким значениям содержания жидкой воды около 0,03 г / м 2. Облака с высокой плотностью, такие как кучево-дождевые облака, имеют гораздо более высокие значения содержания жидкой воды, которые составляют около 1-3 г / м, поскольку больше жидкости присутствует в том же объеме пространства. Ниже представлена ​​диаграмма с типичными значениями LWC для различных типов облаков (Thompson, 2007).

морские по сравнению с континентальным

, как правило, имеет меньше капель воды, чем. В большинстве морских облаков концентрация капель составляет от 100 до 200 капель / см (Wallace, 2006). Континентальные облака имеют гораздо более высокие концентрации капель - примерно до 900 капель / см. (Уоллес, 2006). Однако радиус капли в морских облаках обычно больше, так что конечный результат состоит в том, что LWC относительно схож в обоих типах воздушных масс для одних и тех же типов облаков (Linacre, 1998).

Есть несколько способов измерения содержания жидкой воды в облаках.

Один из способов - это электрически нагретый провод. Провод подключается к источнику питания и находится снаружи самолета. Когда он движется через облако, капли воды ударяются о провод и испаряются, снижая температуру провода. Вызванное этим сопротивление измеряется и используется для определения мощности, необходимой для поддержания температуры. Мощность может быть преобразована в значение для LWC. (Уоллес, 2006).

Другой способ - это инструмент, который использует рассеянный свет от большого количества капель. Затем это значение преобразуется в значение для LWC. (Уоллес, 2006).

A камера Вильсона также может быть использована для моделирования адиабатического подъема в атмосфере посредством снижения давления за счет удаления воздуха внутри камеры. Серия уравнений, показанная в разделе ниже, показывает, как LWC получается в этой процедуре. (Томпсон, 2007).

Для определения LWC и влияющих на него эффектов полезны различные уравнения. Одной из наиболее значимых переменных, связанных с LWC, является концентрация капель в облаке.

Концентрация капель в облаке

Концентрация капель в облаке - это количество капель воды в объеме облака, обычно в кубическом сантиметре (Wallace, 2006). Формула для концентрации капель выглядит следующим образом.

$n\; =\; N\; /\; V\; \{\backslash \; displaystyle\; n\; =\; N\; /\; V\}$

В этом уравнении N - общее количество капель воды в объеме, а V - общий объем измеряемого облака. Преобразование этого в LWC дает уравнение, которое показано ниже.

$LWC\; =\; (mw\; *\; n)\; /\; N\; \{\backslash \; displaystyle\; LWC\; =\; (m\_\; \{w\}\; *\; n)\; /\; N\}$

В этом уравнении m w - масса воды в воздушная посылка.

Камера Вильсона

Обычным типом экспериментов является эксперимент, в котором происходит сброс давления в камере Вильсона для имитации адиабатического подъема воздушных частиц. Определение LWC представляет собой простой расчет, показанный ниже (Thompson, 2007).

$LWC\; =\; mw\; /\; V\; c\; \{\backslash \; displaystyle\; LWC\; =\; m\_\; \{w\}\; /\; V\_\; \{c\}\}$

Mw- масса воды в камере Вильсона, а V c - объем камера Вильсона. Определение массы жидкой воды в камере Вильсона возможно с помощью уравнения, включающего скрытую теплоту конденсации (Thompson, 2007).

$mw\; =\; -\; ma\; \cdot \; cp\; \cdot \; \Delta \; T\; a\; L\; c\; (T)\; \{\backslash \; displaystyle\; m\_\; \{w\}\; =\; \{\backslash \; frac\; \{-m\_\; \{a\}\; \backslash \; cdot\; c\_\; \{p\}\; \backslash \; cdot\; \backslash \; Delta\; T\_\; \{a\}\}\; \{L\_\; \{c\}\; (T)\}\}\}$

В приведенном выше уравнении L c (T) - это скрытая теплота конденсации воды при температуре T, m a - масса воздуха в камере Вильсона, c p - удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении и $\Delta \; T\; a\; \{\backslash \; displaystyle\; \backslash \; Delta\; T\_\; \{a\; \}\}$- изменение температуры воздуха из-за скрытой теплоты.

• Путь жидкой воды

• Wallace, John M.; Хоббс, Питер В. (2006). Наука об атмосфере: вводный обзор (2-е изд.). U.K. Elsevier Inc. ISBN 012732951X.
• Bohren, Craig F.; Альбрехт, Брюс А. (1998). Атмосферная термодинамика (1-е изд.). Издательство Оксфордского университета. ISBN 0-19-509904-4.
• Linacre, E.; Гертс, Б. (август 1999 г.), Содержание жидкой воды в облаках, размеры и количество капель., получено 12 марта 2008 г.
• Томпсон, Энн (2007). «Моделирование адиабатического подъема частиц атмосферного воздуха с помощью камеры облака». Департамент метеорологии штата Пенсильвания. Для цитирования журнала требуется |journal=()