El contenido de agua líquida ( LWC ) es la medida de la masa de agua en una nube en una cantidad específica de aire seco. Normalmente se mide por volumen de aire (g/m3 ) o masa de aire (g/kg) (Bohren, 1998). Esta variable es importante para determinar qué tipos de nubes es probable que se formen y está fuertemente vinculada a otras tres variables microfísicas de las nubes: el radio efectivo de las gotas de nube , la concentración del número de gotas de nube y la distribución del tamaño de las gotas de nube (Wallace, 2006). Ser capaz de determinar las formaciones de nubes que es probable que ocurran es extremadamente útil para el pronóstico del tiempo, ya que las nubes cumulonimbus están relacionadas con las tormentas eléctricas y las fuertes lluvias, mientras que las nubes cirros no están directamente asociadas con la precipitación.
El contenido de agua líquida de una nube varía significativamente según el tipo de nubes presentes en la atmósfera en un lugar determinado. La clasificación de la nube está muy relacionada con el contenido de agua líquida, así como con el origen de la nube. La combinación de estos dos factores permite a un pronosticador predecir con mayor facilidad los tipos de condiciones que habrá en una zona en función de los tipos de nubes que se están formando o que ya se han formado.
Las nubes de baja densidad, como los cirros, contienen muy poca agua, lo que da como resultado valores de contenido de agua líquida relativamente bajos, de alrededor de 0,03 g/m 3 . Las nubes de alta densidad, como los cumulonimbos, tienen valores de contenido de agua líquida mucho más altos, de alrededor de 1-3 g/m 3 , ya que hay más líquido presente en la misma cantidad de espacio. A continuación se muestra un gráfico que muestra los valores típicos de LWC de varios tipos de nubes (Thompson, 2007).
Las nubes marítimas tienden a tener menos gotas de agua que las nubes continentales. La mayoría de las nubes marítimas tienen concentraciones de gotas de entre 100 gotas/cm 3 y aproximadamente 200 gotas/cm 3 (Wallace, 2006). Las nubes continentales tienen concentraciones de gotas mucho más altas, que van hasta alrededor de 900 gotas/cm 3 . (Wallace, 2006). Sin embargo, el radio de las gotas en las nubes marítimas tiende a ser mayor, por lo que el resultado final es que la LWC es relativamente similar en ambos tipos de masas de aire para los mismos tipos de nubes (Linacre, 1998).
Hay varias formas que se pueden utilizar para medir el contenido de agua líquida de las nubes.
Una de las formas de hacerlo es mediante un cable calentado eléctricamente. El cable está conectado a la fuente de alimentación y se encuentra en el exterior del avión. A medida que se desplaza a través de una nube, las gotas de agua chocan contra el cable y se evaporan , lo que reduce la temperatura del cable. La resistencia que esto provoca se mide y se utiliza para determinar la potencia necesaria para mantener la temperatura. La potencia se puede convertir en un valor para la LWC (Wallace, 2006).
Otra forma de hacerlo es mediante un instrumento que utiliza la luz dispersada por una gran cantidad de gotas. Este valor se convierte luego en un valor para la concentración de agua ligera (LWC, por sus siglas en inglés) (Wallace, 2006).
También se puede utilizar una cámara de niebla para simular un ascenso adiabático en la atmósfera mediante la disminución de la presión al retirar el aire del interior de la cámara. Una serie de ecuaciones que se muestran en la sección siguiente muestran cómo se obtiene la LWC con este procedimiento (Thompson, 2007).
Existen diversas ecuaciones que resultan útiles para determinar la concentración de agua líquida y los efectos que la influyen. Una de las variables más significativas relacionadas con la concentración de agua líquida es la concentración de gotas de una nube.
La concentración de gotas de una nube es la cantidad de gotas de agua que hay en un volumen de nube, normalmente un centímetro cúbico (Wallace, 2006). La fórmula para la concentración de gotas es la siguiente:
En esta ecuación, N es el número total de gotas de agua en el volumen y V es el volumen total de la nube que se mide. Al convertir esto a LWC se obtiene la ecuación que se muestra a continuación.
En esta ecuación, m w es la masa del agua en la parcela de aire.
Un tipo común de experimento es el que implica una cámara de niebla despresurizada para simular el ascenso adiabático de las partículas de aire. La determinación del LWC es un cálculo simple que se muestra a continuación (Thompson, 2007).
M w es la masa del agua en la cámara de nubes y V c es el volumen de la cámara de nubes. La masa del agua líquida en la cámara de nubes se puede obtener mediante una ecuación que involucra el calor latente de condensación (Thompson, 2007).
En la ecuación anterior, L c (T) es el calor latente de condensación del agua a la temperatura T, m a es la masa del aire en la cámara de nubes, c p es el calor específico del aire seco a presión constante y es el cambio en la temperatura del aire debido al calor latente .
