practico2_microfisica_nubes_2022

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PRÁCTICO
Microfísica- Nubes Cálidas y Frías
Problema 1
Una parcela comienza a ascender desde 1000 hPa con una temperatura de 20°C y relación
de mezcla 4 g kg –1. Utilice un diagrama termodinámico para encontrar el valor de relación
de mezcla de agua en exceso cuando la parcela alcanza una presión de 600 hPa.
Problema 2
Distribución del tamaño de gotas en una tormenta puede modelarse a través de la
distribución de Marshall-Palmer (Pag 207- Practical Meteorology - Stull);
Donde :
N = número de gotas con un radio mayor a R por cada metro cúbico.
N o ≈ 1.6x10 7 m –4
Λ(m –1 ) = 8200·(RR) –0.21 donde RR es la tasa de precipitación en mm h –1
Las gotas pequeñas se encuentran mayor cantidad que las gotas grandes como se muestra
en la figura.
Calcular:
1) La cantidad de gotas con tamaño mayor a R = 1000 µm
2) Para las siguientes tasas de precipitación, (i) 10 mm h –1 y (ii) 20 mm h –1 , la
cantidad de gotas mayores a los siguientes radios en µm :
Problema 3
Dada la curva de Kohler
Demostrar que:
Recuerde que:
Problema 4
Utilice la ecuación de Clausius-Clapeyron para calcular la presión de vapor de
saturación sobre líquido y hielo para –50 ≤ T≤ 0°C y dibuje la diferencia como se
muestra en la figura con sus propios datos(utilice expresión (4.1a), pág. 88 del libro
Practical Meteorology de Stull)
Problema 5
Grafique la velocidad terminal de gotitas de nubes, lluvia y granizo en función del
radio.
Las velocidades terminales vienen dadas por las siguientes expresiones:
● Gotitas de nube y aerosoles con radios R < 40 µm:
donde k 1 = 1.19x10 8 m –1 ·s –1
● Gotas de lluvia con radios 20 ≤ R ≤ 2500 µm:
donde w o = 12 m s –1 , w 1 = 1 m s –1 , R o = 2500 µm, R 1 = 1000 µm y
c = (ρ 70kPa /ρ air ) 1/2 ≈ (70kPa/P) 1/2 , donde P es la presión atmosférica.
● Granizo con radios de 1 ≤ R ≤ 10 cm :
donde: |g| = 9.8 m s –2 , CD ≈ 0.55 (sin dimensión) es el coeficiente de fricción
del granizo y ρ i ≈ 900 kg m –3 es la densidad del granizo, ρair es la densidad del
aire y R es el radio del aire.
Problema 6
a) Demuestre que el radio promedio de “n” gotas dentro de un 1 m3 de una
nube con una relación de mezcla de agua en exceso de “rE” viene dado por
b) Calcule el radio promedio del punto a) para “rE”=4 g kg-1 , y una
concentración de gotitas de n=108 m –3 y n=109 m –3 , suponga la densidad
del aire de 1 kg m-3
Problema 7
1) Grafique con sus propios datos la concentración de CCN, la cual viene dada
por la siguiente expresión en las zonas continentales con radios
comprendidos entre R – 0.5·∆R and R + 0.5·∆R :
donde n= número de partículas por volumen de aire y c= 5x10 7 µm 3 ·m –3
2) Cantidad de CCN con rango de radios de a) 0.45 - 0.55 µm y b) 0.95 - 1.05
µm.