An important factor in forecast models today is cirrus clouds, but not much are known about their dynamics which makes them hard to parameterize. In this study a new theory was derived to enable a more correct way to describe the interplay between radiative heating and dynamical motions in these clouds. This hypothesis was tested by performing three dimensional simulations of cirrus clouds, using the University of Utah Large Eddy Simulator (UULES). Eleven clouds of varying initial radius and ice water mixing ratio were examined, with the aim of finding a pattern in their dynamical features. The model was set up without short wave radiation from the sun, and without any precipitation affecting the clouds, leaving only terrestrial heating and atmospheric cooling to create motions in the clouds. Two categories of initial dynamics could be seen: • Isentropic adjustment: The isentropes within the cloud are adjusting to the environment due to rising of the cloud. Causes horizontal spreading through continuity. • Density current: A dominating initial feature is spreading in small mixed layers at the cloud top and bottom. Caused by the density difference between the cloud and its environment. An interesting phenomenon showing up in the simulations was mammatus clouds, which were visible in two of the cases. The only instability available to create these clouds was the radiative heating difference, which does not agree with present theories for how they form. Two dimensionless numbers S and C were derived to describe the nature of the spreading motions and convection in the cloud. Both these numbers agreed with results. / Cirrusmoln har en viktig roll i dagens prognosmodeller, men är svåra att parametrisera på ett bra sätt eftersom man inte har tillräcklig kunskap om deras dynamik och utveckling. I denna studie togs en ny teori fram för att göra det möjligt att på ett mer korrekt sätt beskriva samspelet mellan strålningsuppvärmning och dynamiska rörelser i dessa moln. Hypotesen testades sedan genom att utföra tredimensionella simuleringar av cirrus moln med hjälp av University of Utah Large Eddy Simulator (UULES). Elva moln med varierande initiella radier och isvatteninnehåll undersöktes, med målet att finna ett mönster i dynamik och utveckling. UULES ställdes in så att miljön där molnen simulerades varken innehöll kortvågsstrålning från solen eller nederbörd. Således fanns det bara en resterande faktor för att skapa rörelser i molnen; skillnaden i den infraröda strålningsuppvärmningen mellan molntopp och molnbas. Två kategorier av initiella rörelser uppstod i molnen: • Justering av isotroper: Molnen stiger i höjd vilket gör att isotroperna inuti dem justeras till omgivningen. Detta orsakar horisontell spridning genom kontinuitet. • Densitets ström: Horisontell spridning av molnen koncentrerad till mixade skikt i de övre och undre delarna. Orsakas av skillnad i densitet mellan moln och omgivning. Ett intressant fenomen som visade sig i två av simuleringarna var mammatusmoln. Den enda instabiliteten tillgänglig för att skapa dessa moln var skillnaden i strålningsuppvärmning mellan molntopp och -bas. Detta stämmer inte överrens med nuvarande teorier för hur dessa moln skapas. Två dimensionslösa tal, S och C togs fram för att indikera vilken av de initiella rörelserna som dominerar i molnet, samt vilken typ av konvektion som dominerar. Båda dessa tal stämde väl överrens med resultat.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:uu-8201 |
| Date | January 2007 |
| Creators | Sjöström, Stina |
| Publisher | Uppsala universitet, Institutionen för geovetenskaper, Uppsala : Institutionen för geovetenskaper |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, 1650-6553 ; Nr.149 |
Page generated in 0.002 seconds