This thesis is an attempt to estimate the vertical air motion in stratiform snow region of a case study. The motivation is to search for a better understanding of the interesting precipitation and vertical velocity structure observed for this case by the X-band vertically-pointing radar of McGill University, where particles are decelerating in their fall at several height levels while the reflectivity field suggests an increase of snow mass. Three methods of retrieval of vertical air motion are explored: the adiabatic method that assumes conservation of potential energy and gives an estimation of the synoptic scale air motion; subtraction of fall speed of snow from Doppler vertical velocity measurements, the fall speed estimated from its relationship with two moments of the particle size distribution: radar reflectivity and Doppler velocity; and finally the kinematic method that gives the vertical wind by integration of horizontal divergence assuming air mass continuity. Each method of retrieval brought new elements to the analysis of vertical wind field, in space and in time, and all seem to agree on the observed fluctuations in vertical velocities to be mainly caused by air motion. Results of vertical wind at the large scale, obtained when necessary from retrieved fields by taking the time or spatial average, seem consistent with each other. They could be used as additional information derived from observations in data assimilation analysis systems, and provide a better initial guess of the atmospheric state to numerical models. / Dans la présente étude de cas, le vent vertical d'un système stratiforme dans la région de neige est analysé. Au-dessus de la bande brillante, une structure de vitesse verticale ayant plusieurs couches de décélération des particules de neige est observée, aux niveaux même où la réflectivité diminue avec la hauteur, ce qui indique une augmentation de la masse de neige. Dans le but de mieux comprendre les mécanismes dynamiques et microphysiques possiblement impliqués dans la formation de précipitation qui causent ces curieux mouvements verticaux, le vent vertical à différentes échelles est dérivé par trois méthodes : conservation de l'énergie potentielle (la méthode adiabatique); estimation de la vitesse de chute de neige relative au mouvement de l'air à partir de propriétés microphysiques de la neige, pour ensuite la soustraire de la vitesse verticale Doppler mesurée par un radar en bande-X; et intégration en hauteur de la divergence horizontale, appelée la méthode kinématique. S'appuyant sur les résultats des trois méthodes d'estimation de vent vertical, il est suggéré que les fluctuations observées dans la vitesse verticale des particules sont causées principalement par des mouvements d'air. Les profiles de vent vertical à grande échelle, obtenus si nécessaire par moyennes arithmétiques dans le temps et l'espace, semblent être consistents les uns avec les autres. Ceux-ci, en tant qu'information additionnelle dérivée d'observations, pourraient être utiles si incorporés dans des systèmes d'assimilation de données et améliorer l'initialisation de modèles numériques, et pourraient aider les systèmes d'analyse à mieux converger vers la bonne solution.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:LACETR/oai:collectionscanada.gc.ca:QMM.97020 |
| Date | January 2011 |
| Creators | Chen, Xue Meng |
| Contributors | Isztar Zawadzki (Internal/Supervisor) |
| Publisher | McGill University |
| Source Sets | Library and Archives Canada ETDs Repository / Centre d'archives des thèses électroniques de Bibliothèque et Archives Canada |
| Language | English |
| Detected Language | French |
| Type | Electronic Thesis or Dissertation |
| Format | application/pdf |
| Coverage | Master of Science (Department of Atmospheric and Oceanic Sciences) |
| Rights | All items in eScholarship@McGill are protected by copyright with all rights reserved unless otherwise indicated. |
| Relation | Electronically-submitted theses. |
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