Innehåll flytande vatten

Den flytande vattenhalten ( LWC ) är måttet på vattnets massa i ett moln i en specificerad mängd torr luft. Det mäts vanligtvis per volym luft (g/m ³ ) eller luftmassa (g/kg) (Bohren, 1998). Denna variabel är viktig för att ta reda på vilka typer av moln som sannolikt kommer att bildas och är starkt kopplad till tre andra molnmikrofysiska variabler: molndroppets effektiva radie , molndroppetalskoncentration och molndroppsstorleksfördelning (Wallace, 2006). Att kunna bestämma de molnformationer som sannolikt kommer att inträffa är extremt användbart för väderprognoser eftersom cumulonimbusmoln är relaterade till åskväder och kraftigt regn medan cirrusmoln inte är direkt förknippade med nederbörd.

Egenskaper

Innehållet av flytande vatten i ett moln varierar avsevärt beroende på vilken typ av moln som finns i atmosfären på en given plats. Klassificeringen av molnet är starkt relaterad till det flytande vatteninnehållet samt molnets ursprung. Kombinationen av dessa två gör det möjligt för en prognosmakare att lättare förutse vilka typer av förhållanden som kommer att vara i ett område baserat på de typer av moln som bildas eller redan har bildats.

Förhållande till klassificering av moln

Moln som har låg densitet, såsom cirrusmoln, innehåller mycket lite vatten, vilket resulterar i relativt låga vätskeinnehållsvärden på cirka 0,03 g/m ³ . Moln som har hög densitet, som cumulonimbusmoln, har mycket högre vätskeinnehållsvärden som är runt 1-3 g/m ³ , eftersom mer vätska finns i samma mängd utrymme. Nedan finns ett diagram som ger typiska LWC-värden för olika molntyper (Thompson, 2007).

Molntyp	LWC (g/m 3 )
cirrus	.03
dimma	.05
stratus	.25-.30
stackmoln	.25-.30
stratocumulus	.45
cumulonimbus	1,0-3,0

Maritimt kontra kontinentalt

Havsmoln tenderar att ha färre vattendroppar än kontinentala moln. Majoriteten av maritima moln har droppkoncentrationer mellan 100 droppar/cm ³ och cirka 200 droppar/cm ³ (Wallace, 2006). Kontinentala moln har mycket högre droppkoncentrationer som sträcker sig upp till omkring 900 droppar/cm ³ . (Wallace, 2006). Dock tenderar droppradien i maritima moln att vara större, så att slutresultatet blir att LWC är relativt lika i båda typerna av luftmassor för samma typer av moln (Linacre, 1998).

Mättekniker

Det finns flera sätt som kan användas för att mäta halten flytande vatten i moln.

Ett sätt involverar en elektriskt uppvärmd tråd. Kabeln är ansluten till strömförsörjningen och är placerad på utsidan av flygplanet. När den rör sig genom ett moln träffar vattendroppar tråden och avdunstar , vilket minskar temperaturen på tråden. Resistansen som orsakas av detta mäts och används för att bestämma den effekt som behövs för att hålla temperaturen. Effekten kan omvandlas till ett värde för LWC. (Wallace, 2006).

Ett annat sätt involverar ett instrument som använder spritt ljus från ett stort antal droppar. Detta värde omvandlas sedan till ett värde för LWC. (Wallace, 2006).

En molnkammare kan också användas för att simulera adiabatisk uppstigning i atmosfären genom minskning av trycket genom att avlägsna luft inuti kammaren. En serie ekvationer som visas i avsnittet nedan visar hur LWC erhålls i denna procedur. (Thompson, 2007).

Ekvationer/relationer

Olika ekvationer är användbara för att bestämma LWC och de effekter som påverkar det. En av de mest signifikanta variablerna relaterade till LWC är droppkoncentrationen i ett moln.

Molndroppskoncentration

Droppkoncentrationen i ett moln är antalet vattendroppar i en molnvolym, vanligtvis en kubikcentimeter (Wallace, 2006). Formeln för droppkoncentrationen är följande.

$n=N/V$

I denna ekvation är N det totala antalet vattendroppar i volymen och V är den totala volymen av molnet som mäts. Att konvertera detta till en LWC ger en ekvation som visas nedan.

$LWC=(m_{w}\cdot n)/N$

I denna ekvation är m _w massan av vattnet i luftpaketet.

Molnkammare

En vanlig typ av experiment är ett som involverar en molnkammare som är tryckavlastad för att simulera adiabatisk uppstigning av luftpaket. Att fastställa LWC är en enkel beräkning som visas nedan (Thompson, 2007).

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

M _w är massan av vattnet i molnkammaren och V _c är volymen av molnkammaren. Att erhålla massan av det flytande vattnet i molnkammaren är möjligt genom en ekvation som involverar det latenta kondensationsvärmet (Thompson, 2007).

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

I ekvationen ovan är L _c (T) det latenta kondensationsvärmet av vatten vid temperatur T, m _a är massan av luften i molnkammaren, c _p är det specifika värmet för torr luft vid konstant tryck och $\Delta T_{a}$ är förändringen i luftens temperatur på grund av latent värme .

Se även

• Vätskevattenväg

•   Wallace, John M.; Hobbs, Peter V. (2006). Atmospheric Science: An Introductory Survey (2nd ed.). UK Elsevier Inc. ISBN 012732951X .
•   Bohren, Craig F.; Albrecht, Bruce A. (1998). Atmospheric Thermodynamics (1:a upplagan). Oxford University Press. ISBN 0-19-509904-4 .
• Linacre, E.; Geerts, B. (augusti 1999), Moln flytande vatteninnehåll, droppstorlekar och antal droppar. , hämtad 2008-03-12
• Thompson, Anne (2007). "Simulerar den adiabatiska uppstigningen av atmosfäriska luftpaket med hjälp av molnkammaren". Institutionen för meteorologi, Penn State. {{ citera journal }} : Citera journal kräver |journal= ( hjälp )