uu.seUppsala University Publications
Change search
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf
Using cloud resolving model simulations of tropical deep convection to study turbulence in anvil cirrus
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2008 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Studier av turbulenta rörelser i städmoln medhjälp av numeriska simuleringar av tropisk konvektion (Swedish)
Abstract [en]

Identifying the dynamical processes that are active in tropical cirrus clouds is important for understanding the role of cirrus in the tropical atmosphere. This study focuses on analyzing turbulent motions inside tropical anvil cirrus with the use of a Cloud Resolving Model. Convection in the transition from shallow to deep convection has been simulated with Colorado State University Large Eddy Simulator/Cloud Resolving Model System for Atmospheric Model (SAM 6.3) in a high resolution three-dimensional simulation and anvil cirrus formed in the end of this simulation has been analyzed. For model set up, data gathered during the Tropical Rainfall Measuring Mission Large-Scale Biosphere-Atmosphere (TRMM LBA) field experiment in Amazonas, Brazil have been used as large scale forcing.

31 anvil clouds have been localized from a single time step of the simulation, “a snapshot”, of the entire simulated cloud field consisting of convective clouds of different scales and subsequently divided into three categories that represent different stages of the anvil lifetime; growing, mature and dissipating anvil stages. The classification is based on in-cloud properties such as cloud condensate content and vertical velocities. The simulated anvils have been analyzed both individually and as groups to examine the transition from isotropic three-dimensional turbulence in the convective core of the thunderstorm to stratified two-dimensional turbulence in the anvil outflow.

A dimensionless number F is derived and used as a measure of the “isotropic” behavior of the turbulence inside the cloud. F is expressed as the ratio between the horizontal part of TKE and the total (horizontal + vertical)

Experiments show that SAM 6.3 clearly can resolve turbulent structures and that the transition from isotropic three-dimensional turbulence to stratified two-dimensional turbulence occurs in the middle layers of the mature and dissipating anvil stages.

Abstract [sv]

Sammanfattning av ”Studier av turbulenta rörelser i städmoln med hjälp av numeriska simuleringar av tropisk konvektion” 

Städmoln i tropikerna har stor inverkan på strålningsballansen på grund av de är så vanligt förekommande och att de ligger på hög höjd i atmosfären. Att förstå de drivande krafterna som är aktiva i skapandet och underhållandet av städmoln är viktiga för att få en bra bild av rollen städmoln spelar i den tropiska atmosfären.

Den här uppsatsen fokuserar på att studera turbulenta rörelser inuti tropiska städmoln med hjälp av en molnmodell. Tropisk konvektion har simulerats med Colorado State University’s molnmodell SAM 6.3 i en högupplöst tredimensionell simulering. Data från en ”ögonblicksbild” av det simulerade molnfältet har analyserats och 31 städmoln har valts ut och studerats vidare. De simulerade städmolnen indelades i tre olika kategorier baserat på utvecklingsstadier; växande städmoln, moget städmoln och skingrade städmoln. Stadieklassificeringen bestämdes beroende på isvatteninnehåll och vertikalhastigheter i molnet. Städmolnen har därefter analyserats både individuellt och som grupper för att lokalisera och analysera övergången från tredimensionell isotropisk turbulens i kärnan av Cb-molnet till tvådimensionell stratifierad turbulens i städmolnet. För att initiera simuleringen användes mätdata insamlade under fältexperimentet TRMM LBA (Tropical Rainfall Measuring Mission Large-Scale Biosphere-Atmosphere) i Amazonas, Brasilien.

För att beskriva turbulenta rörelser i molnen togs det dimensionslösa talet 𝐹 fram som ett mått på isotropin. 𝐹 uttrycks som kvoten mellan den horisontella delen av TKE och den totala (horisontell och vertikal).

Den här studien visar att den undersökta molnmodellen SAM 6.3 klart kan simulera turbulenta i rörelser i övergången mellan isotropisk till horisontell turbulens i olika stadier av städmolnens livscykel. Mina analyser visar att övergången sker främst i de mellersta skikten av de mogna och skingrade stadierna av städmolnets utveckling.

Place, publisher, year, edition, pages
2008.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 155
Keyword [en]
cloud resolving model, tropical cirrus clouds, TRMM BLA experiment, anvil clouds
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-303942OAI: oai:DiVA.org:uu-303942DiVA: diva2:974661
Subject / course
Meteorology
Available from: 2016-10-04 Created: 2016-09-27 Last updated: 2016-10-04Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(7965 kB)45 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 7965 kBChecksum SHA-512
50d440278c8b9f1898940bce1383c5a0ae7162e6770eb4df39cceb4d56b301329177802bbb68c27ab0aa39049ad9a481a8e904b033f5e887bf450df5d0e4171d
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 45 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

urn-nbn

Altmetric score

urn-nbn
Total: 201 hits
CiteExportLink to record
Permanent link

Direct link
Cite
Citation style
  • apa
  • ieee
  • modern-language-association
  • vancouver
  • Other style
More styles
Language
  • de-DE
  • en-GB
  • en-US
  • fi-FI
  • nn-NO
  • nn-NB
  • sv-SE
  • Other locale
More languages
Output format
  • html
  • text
  • asciidoc
  • rtf