Содержание жидкой воды - Википедия - Liquid water content

В жидкое содержание воды (LWC) - мера масса воды в облаке в указанном количестве сухого воздуха. Обычно его измеряют на объем воздуха (г / м³) или масса воздуха (г / кг) (Bohren, 1998). Эта переменная важна для выяснения того, какие типы облаков могут образовываться, и тесно связана с тремя другими микрофизическими переменными облаков: эффективный радиус падения облака, то числовая концентрация облачных капель, а распределение облачных капель по размеру (Уоллес, 2006). Возможность определять вероятные образования облаков чрезвычайно полезна для прогноз погоды в качестве кучево-дождевые облака облака связаны с грозами и сильным дождем, тогда как перистые облака не связаны напрямую с осадками.

Характеристики

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 2.³. Облака с высокой плотностью, такие как кучево-дождевые облака, имеют гораздо более высокие значения содержания жидкой воды, которые составляют около 1-3 г / м 2.³, поскольку в том же пространстве присутствует больше жидкости. Ниже приведена диаграмма с типичными значениями LWC для различных типов облаков (Thompson, 2007).

Тип облака	LWC (г / м³)
циррус	.03
туман	.05
слоистый	.25-.30
кучевые облака	.25-.30
слоисто-кучевые облака	.45
кучево-дождевые облака	1.0-3.0

Морское или континентальное

Морские облака имеют меньше капель воды, чем континентальные облака. В большинстве морских облаков концентрация капель составляет 100 капель / см.³ и около 200 капель / см³ (Уоллес, 2006). Континентальные облака имеют гораздо более высокие концентрации капель - примерно до 900 капель / см.³. (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).

Методы измерения

Есть несколько способов измерения содержания жидкой воды в облаках.

Один из способов предполагает использование проволоки с электрическим нагревом. Провод подключается к источнику питания и находится снаружи самолета. Когда он движется через облако, капли воды ударяются о провод и испариться, уменьшая температуру проволоки. В сопротивление вызванное этим, измеряется и используется для определения мощность необходимо для поддержания температуры. Мощность может быть преобразована в значение для LWC. (Уоллес, 2006).

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

А камера тумана также может использоваться для моделирования адиабатический подъем в атмосфере за счет снижения давления за счет удаления воздуха внутри камеры. Серия уравнений, показанная в разделе ниже, показывает, как LWC получается в этой процедуре. (Томпсон, 2007).

Уравнения / отношения

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 облачных капель

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

{ Displaystyle п = Н / В}

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

{ Displaystyle LWC = (m_ {w} * n) / N}

В этом уравнении m_ш - масса воды в воздушном пакете.

Туманная камера

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

{ Displaystyle LWC = m_ {w} / V_ {c}}

M_ш - масса воды в камере Вильсона, а V_c - объем камеры Вильсона. Определить массу жидкой воды в камере Вильсона можно с помощью уравнения, включающего скрытая теплота конденсации (Томпсон, 2007).

{ displaystyle m_ {w} = { frac {-m_ {a} cdot c_ {p} cdot Delta T_ {a}} {L_ {c} (T)}}}

В приведенном выше уравнении L_c(T) - скрытая теплота конденсации воды при температуре T, м_а - масса воздуха в камере Вильсона, c_п это удельная теплоемкость сухого воздуха при постоянном давлении и ${ displaystyle Delta T_ {a}}$ изменение температуры воздуха из-за скрытая теплота.

Смотрите также

Путь с жидкой водой