El aire fluye dentro y alrededor de una nube convectiva.
El arrastre es un fenómeno de la atmósfera que ocurre cuando un flujo turbulento captura un flujo no turbulento. Se suele utilizar para referirse a la captura de un flujo de viento de alto contenido de humedad, o en el caso de ciclones tropicales , a la captura de aire más seco.
El desentrenamiento es el efecto contrario, cuando el aire de una nube convectiva, generalmente en su cima, se inyecta en el ambiente.
Teoría
Diagrama que muestra la variación de la temperatura (T) con la altura en el ambiente y el efecto de la tasa de arrastre ( ) sobre la altura superior de un cumulonimbus.
El arrastre es la mezcla del aire ambiental con una corriente de aire o nube preexistente de modo que el aire ambiental se convierta en parte de la corriente o nube. El coeficiente de arrastre en las nubes es una de las variables más sensibles que causan incertidumbre en los modelos climáticos . [1]
La mezcla homogénea es un modelo que supone que la escala de tiempo para la mezcla dentro de una nube fue corta en comparación con la escala de tiempo de evaporación. Esto implicaría que el aire ambiental seco e insaturado sería arrastrado a través de la nube antes de que comenzara a evaporar las gotas de la nube. La mezcla por arrastre que resulta de este modelo se manifiesta como una evaporación parcial de todas las gotas dentro de la nube, pero ningún cambio en el número de gotas de la nube. [2] [3]
Un modelo contrastante de arrastre es la mezcla no homogénea. Este modelo supone que el tiempo que lleva evaporar las gotas de las nubes es corto en comparación con las escalas de tiempo de mezcla. Por lo tanto, el aire saturado que se mezcla con el aire del ambiente no saturado evaporaría completamente las gotas de nubes dentro del área arrastrada, lo que reduciría el número total de gotas de nubes. [2] [3]
La principal diferencia entre los dos modelos es cómo afectan la forma del espectro de caída de las nubes. La mezcla homogénea cambia la forma del espectro porque la sobresaturación no es la misma en gotas grandes y pequeñas. Exponer una nube a aire arrastrado mezclado homogéneamente dará como resultado un espectro de caída de nubes más estrecho, mientras que la mezcla no homogénea no cambia el espectro de caída de nubes. [2]
Tasa de arrastre
Los cúmulos tienen un impacto significativo en el transporte de energía y vapor de agua, y luego influyen en las precipitaciones y el clima. En los modelos a gran escala, es necesario parametrizar los cúmulos. La tasa de arrastre es un parámetro clave en la parametrización de cúmulos. Henry Stommel fue el primero en estudiar la tasa de arrastre en los cúmulos. [4]
Referencias
^ Knight CG, Knight SHE, Massey N, Aina T, Christensen C, et al., (2007). Asociación de variación de parámetros, software y hardware con comportamiento a gran escala en 57.000 modelos climáticos. Proc. Nacional. Acad. Ciencia. Estados Unidos 104, 12259–64
^ abc Jonas, relaciones públicas, (1996). Turbulencia y microfísica de las nubes. Investigación atmosférica , 40(2-4), 283-306, doi :10.1016/0169-8095(95)00035-6.
^ ab Lu C., Y. Liu, S. Niu, S. Krueger y T. Wagner, 2013: Exploración de la parametrización de procesos turbulentos de mezcla de arrastre en las nubes. J. Geophys. Res., 118, 185-194.
^ Stommel, H. Arrastre de aire hacia un cúmulo. Revista de Ciencias Atmosféricas, 1947, 4: 91-94.
Otras lecturas
Lu C., S. Niu, Y. Liu, A. Vogelmann, 2013: Relación empírica entre la tasa de arrastre y la microfísica en cúmulos. Geofís. Res. Lett., 40, 2333–2338.
Lu C., Y. Liu y S. Niu, 2013: Un método para distinguir y vincular la mezcla de arrastre turbulento y la colisión-coalescencia en nubes estratocúmulos. Mentón. Ciencia. Bol., 58, 545–551.
Lu C., Y. Liu, S. Niu, A. Vogelmann, 2012: Tasa de arrastre lateral en cúmulos poco profundos: dependencia de fuentes de aire seco y funciones de densidad de probabilidad. Geofís. Res. Lett., 39, L20812.
Lu C., Y. Liu, S. Yum, S. Niu, S. Endo, 2012: Un nuevo enfoque para estimar la tasa de arrastre en cúmulos. Geofís. Res. Lett., 39, L04802.
Lu C., Y. Liu y S. Niu, 2014: Parametrización de la mezcla por arrastre en cúmulos poco profundos y efectos de eventos de mezcla secundaria. Ciencia china. Bol., 59(9), 896–903.
Lu C., Y. Liu y S. Niu, 2011: Examen de mecanismos turbulentos de mezcla y arrastre mediante un enfoque combinado. J. Geophys. Res., 116, D20207.
Burnet, F. y JL Brenguier, 2007: Estudio observacional del proceso de mezcla y arrastre en nubes convectivas cálidas. J. Atmós. Ciencia, 64, 1995–2011.
Chosson, F., JL Brenguier y L. Schüller, 2007: Simulación de mezcla de arrastre y transferencia radiativa en nubes de capa límite. J. Atmós. Ciencia, 64, 2670–2682.
Hill, AA, G. Feingold y H. Jiang, 2009: La influencia del supuesto de arrastre y mezcla en las interacciones aerosol-nube en estratocúmulos marinos. J. Atmós. Ciencia, 66, 1450–1464.
Hicks, E., C. Pontikis y A. Rigaud, 1990: Procesos de arrastre y mezcla relacionados con el crecimiento de gotas en latitudes medias cálidas y nubes tropicales. J. Atmós. Ciencia, 47, 1589–1618.
Pontikis, CA y EM Hicks, 1993: Activación de gotas en relación con el arrastre y la mezcla en nubes marítimas tropicales cálidas. J. Atmós. Ciencia, 50, 1888–1896.
Baker, BA, 1992: Arrastre y mezcla turbulentos en las nubes: un nuevo enfoque de observación. J. Atmós. Ciencias, 49, 387–404.
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Baker, M. y J. Latham, 1979: La evolución de los espectros de gotas y la tasa de producción de gotas de lluvia embrionarias en pequeños cúmulos. J. Atmós. Ciencia, 36, 1612–1615.
Baker, MB, RG Corbin y J. Latham, 1980, La influencia del arrastre en la evolución de los espectros de gotas de nubes: I. Un modelo de mezcla no homogénea. Revista trimestral de la Real Sociedad Meteorológica, 106, 581–598.
