New User Special Price Expires in

Let's log you in.

Sign in with Facebook


Don't have a StudySoup account? Create one here!


Create a StudySoup account

Be part of our community, it's free to join!

Sign up with Facebook


Create your account
By creating an account you agree to StudySoup's terms and conditions and privacy policy

Already have a StudySoup account? Login here

Physics Quiz 3

by: Emily Mason

Physics Quiz 3 PHYS 2400

Emily Mason

Preview These Notes for FREE

Get a free preview of these Notes, just enter your email below.

Unlock Preview
Unlock Preview

Preview these materials now for free

Why put in your email? Get access to more of this material and other relevant free materials for your school

View Preview

About this Document

These notes cover Modules 10-13
Physics of Weather
Miguel Larson
Study Guide
50 ?




Popular in Physics of Weather

Popular in Physics 2

This 17 page Study Guide was uploaded by Emily Mason on Tuesday April 5, 2016. The Study Guide belongs to PHYS 2400 at Clemson University taught by Miguel Larson in Winter 2016. Since its upload, it has received 29 views. For similar materials see Physics of Weather in Physics 2 at Clemson University.


Reviews for Physics Quiz 3


Report this Material


What is Karma?


Karma is the currency of StudySoup.

You can buy or earn more Karma at anytime and redeem it for class notes, study guides, flashcards, and more!

Date Created: 04/05/16
Module 10 ● Describe the characteristics of these successive stages of air mass thunderstorm formation and  dissipation. In the later stages of the thunderstorm life cycle downward drafts develop, indicating that air that initially rose is now descending toward the surface. What temperature change do  you expect and why? There are three stages of air mass thunderstorm formation and dissipation. The first is the  Cumulus stage, and it is characterized by unstable air rising due to localized convection. The  rising air cools adiabatically to form fair weathered cumulus clouds. Then, when the atmosphere becomes humid, new clouds don't evaporate but engage in vertical growth. Then, the next stage, the mature stage, begins. It is characterized by the downpour of  precipitation.Downdrafts  form in the most intense areas in this precipitation. The mature stage is  also known for being the most vigorous stage of precipitation. Last is the dissipation stage, in which the precipitation iminishes and the sky begins to clear. Downdrafts  most likely occur because the precipitation causes the air to cool, which then makes  it move closer to the surface. I would expect to see a decrease in temperature from the cool air  sinking.  ● Describe the physical properties and other important characteristics of a supercell storm. The  supercell storms are primarily associated with the central and eastern U.S. rather than the west  coast and southwest. Explain why. Supercell storms have diameters that range from 20km to 25km. They are very violent and they  provide a good setting for large tornadoes.  Supercell storms also consist of single, extremely  powerful cell rather than multiple individual cells. They undergo a large­scale rotation that is  absent from squall lines and  MCC's , and have an average life span of 2 to 4 hours. In addition,  supercell storms are very complex from the updraft and downdraft bending around each other  due to strong wind shear. These  downdrafts , however, amplify the adjacent updrafts. Supercell storms are usually associated with the central and eastern U.S. because of their  tendency to have  dryline, which develop as moist air near the surface from the Gulf of Mexico  flows northward, and is separated from the dry air to the west. When dry air flows eastward out  of the the high plains, it overrides the moist air below, creating potential instability. This  instability can lead to severe storm activity if enough lifting occurs below the boundary of the  warm and moist air ● Explain how downdrafts create the strong precipitation within air mass thunderstorms, yet also  cause the storm to die out. Downdrafts create strong precipitation within air mass thunderstorms because downdrafts are  strengthened by the cooling of air that occurs when the precipitation evaporates. However, they also  cause the storm to die out because when they take up the entire base, the supply of additional water  vapor is cut off, so there is nothing left to precipitate. ● What is the main difference between a tornado and a funnel cloud? The funnel cloud extends  downward the surface rather than developing at the surface and extending upward toward the  cloud. This implies that the funnel cloud develops in a downdraft. If that true? Explain why or  why not. The main difference between a tornado and a funnel cloud is that the strong rotation does not  reach the ground in a funnel cloud.  Funnel clouds do not develops  downdrafts. They actually have updrafts that tilt the rotating air so that the axis of rotation become vertical, providing the initial rotation within the cloud interior. THUNDERSTORMS PAGE 321 ● Supercells PAGE 325­ intensely powerful storms that contain a single updraft zone.  ○ Can appear as MCS ● Multicell thunderstorms­ Thunderstorms developed as clusters PAGE 323 ○ Often referred to as mesoscale convective systems (MCSs) ○ A group of self­propagating thunderstorm cells that can last for hours ○ Can appear as a Mesoscale Convective Complex (MCC) PAGE 324­ a type of mesoscale  convective system having an oval or nearly circular shape ○ Can produce Severe thunderstorms, which are characterized by tornadoes, hailstones on inch or larger in diameter, wind speeds in excess of 58 mph ● Thunderstorms In General ○ The only requirement for a thunderstorm is rising air ○ Thunder is caused by the tremendous increase in temperature during a lightning stroke that  causes the air to expand explosively ● Air mass thunderstorms page 322­ Relatively small, short lived thunderstorms that do not  produce very strong winds, large hail, or tornadoes. ○ The three stages of the air mass thunderstorm are cumulus, mature, dissipating ○ In the mature stage, there are up and down drafts ○ The dissipating stage is characterized by the dominance of downdrafts and entrainment of the  storm ○ Form in environments where there is little wind shear (change in wind velocity with altitude) ○ In the cumulus stage clouds begin to grow but have not yet begun to produce lightning or  precipitation PAGE 322 ○ In the mature stage the thunderstorm is marked by heavy storm activity with strong updrafts,  lighting, and heavy precipitation PAGE 322 ○ In the dissipative stage there is insufficient inflow of water vapor to offset the loss of moisture  by precipitation PAGE 323 LIGHTNING PAGE 315 ● 80% results from the discharge of electricity within clouds  ● In cloud lightning occurs when the voltage gradient within a cloud overcomes the electrical  resistance of the air  ● If you are outside in the presence of lightning and cannot take cover indoors the safest course  of is to action go to a low lying area, crouch down and minimize your contact with the ground ● The return stroke is the portion of the lightning process that is the most visible ○ Propagates upwards ● Charge separation­ the separation of positive and negative ions into different parts of a cloud. ○ Necessary for lightning to occur. ● Ball lightning­ a rare and short lived type of electrification that resembles a glowing mass of air  about the size of a basketball ● Cloud to ground Lightning­ electrical discharge travels between the base of the cloud and  Earth’s surface ○ Occurs when the negative charges accumulate in the lower portion of the cloud (this is called a  stepped leader) ● Heat Lightning­ lightning that  seems to occur without thunder ○ Most lightning discharges occur within these clouds ○ The only thing that makes this type of lightning different is that the sound of distant thunder does not reach the listener ○ Sheet lightning­ Lightning between clouds that causes the sky to light up more uniformly and is obscured by the cloud  i. accounts for the majority of all lightning events ○ thermoelectric­effect explanation i. for lightning depends upon the transfer of negative charge to hailstones ○ Induction explanation i.  for lightning assumes the upper atmosphere has a positive charge ● Supercell storms ○  account for a majority of tornadoes ○ Slow horizontal rotation is the first observable step in the development of a supercell tornado ● Doppler radar­ measures horizontal motions as well as the internal characteristics of clouds ○ The ability to detect mesocyclones using Doppler Radar allows meteorologists to issue tornado  warnings before tornados form ● Mesocyclone  ○ The formation of a mesocyclone requires vertical wind shear ● Runaway breakdown­ a process in which energy is released when a large number of runaway  electrons accumulates in a small volume  ○ This phenomenon forms in conjunction with cumulus congestus clouds ● This Phenomenon Is a major potential hazard for airports Module 11 ● Describe the statistical, dynamic, and hybrid models of hurricane forecasting. Explain why a single approach is not sufficient. Statistical models use information from past hurricanes as predictors for currents storms.  Dynamical models take information on the current atmospheric and near surface conditions and  apply the governing laws of physics to current data. Hybrid models combine elements of both  the statistical and dynamical models. Each of these models repeatedly forecast the movements  and internal changes of hurricanes and then print the information on projected storm positions,  air pressure, and wind. A single approach is not sufficient because, for example, in the statistical model, we cannot always believe every storm will be exactly the same. For the dynamical  model, our calculations and predictions using the laws of physics cannot always be precise. An  approach combining the two would be more sufficient because it covers more variability the  storm could have, which each model can't do by itself.  ● Describe the various factors that contribute to the destructiveness of hurricane-related storm surge. Are there any differences between storm surge effects for storms approaching the coast in the Gulf of Mexico as compared with storms approaching the east coast of the U.S. Explain why or why not. A storm surge is a rise in water level induced by a hurricane, and there are two main factors that create it. The first and more major one is the piling up of water as heavy winds drag surface waters forward. Strong winds blowing toward the coast force surface waters landward which elevates the sea level, while also  bringing heavy surf. The other factor is the low atmospheric pressure found in the hurricane, which also  rises the water as the pressure decreases. Both of these processes can raise the water level as much as  7 meters. There is not much difference between the storm surge effects for storms approaching the coast  in the Gulf of Mexico as compared with storms approaching the east coast of the U.S. This is because  these areas both have the right conditions for storm surges to occur more easily ● Discuss the role of dropsondes in hurricane forecasting. What are the alternatives to the dropsonde? Why are they more or less useful than the dropsonde? Dropsondes  are instrument packages that observe pressure, temperature, and moisture  conditions as they descend through a hurricane. Dropsondes  are dropped  from an aircraft and  slowly descend through the hurricane and transmit their observation using a  parachute.Alternatives to usingdropsondes are the use of orbiting GOES satellites that remain  over fixed locations on Earth and provide data from space. Supercomputers also run complex  forecast models designed specifically for hurricanes.They are just as useful as tdropsonde   because they are best used all together. By doing this, meteorologist can cover all aspects of  the oncoming storm. ● What is a Cape Verde hurricane? What makes these storms sufficiently different to warrant a special name? Cape Verde hurricanes are systems that become tropical storms in the tropical waters just off western  Africa and become hurricanes before reaching the Caribbean. These storms received this  special name  because it shows that the birthplace of the breeding ground for tropical storms in the later season. HURRICANES­ Storms that occur over the Atlantic and eastern Pacific  ● Hurricanes are the most powerful of all storms ● Hurricanes are warm­core systems with high pressure aloft ● Basic characteristics: 357 ○ Have wind speeds of 119 km/hr (74 mph) or greater i. The wind speed of a hurricane (in the northern hemisphere) is greatest on the right hand side of the storm ○ The sea level pressure near the center is around 950 mb ○ Typically 600 kilometers (373 mi) wide ○ Can have a lifetime of several days of even a week or more ○ ⅓ the size of a midlatitude cyclone ○ Have extreme horizontal pressure gradients (pg. 359)  ○ Obtain energy from the latent heat released by condensation ● Structure: 358 ○ Contain a large number of thunderstorms arranged in a pinwheel formation with bands of thick clouds and heavythundershowers ○ Horizontal air flow in a hurricane is counter­clockwise at the surface and clockwise aloft ○ Bands of heavy convection are separated by areas of weaker uplift ● The eye: 360  ○ Center of the system ○ Region of relatively clear skies, slowly descending air, and light winds ○ Have an average diameter of 30 km (19 mi) in diameter ○ A shrinking eye indicates an intensifying hurricane ● Eyewall: 360  ○ zone of the most intense storm activity ○ This is where the strongest horizontal temperature gradients occur ○ This is where the winds are strongest within a hurricane ○ Have the thickest cloud cover and most intense precipitation ○ Double eye walls occur when surrounding rainbands contract and intensify. ○ Eyewall replacement (pg 361) is the process in which the inner eyewall dies out and is replaced by an  outer wall ● Formation: 361 ○ Some start as Tropical disturbances (361) which are disorganized groups of thunderstorms having  weak pressure gradients and little or no rotation i. Most that enter the western Atlantic as hurricanes originate in easterly waves (362) which are large  ripples in the normal trade wind pattern. ii. MORE THAN 90% OF TROPICAL DISTURBANCES DIES OUT  ○ Tropical depressions (363) are tropical disturbances that develops to the point where there is at least  one closed isobar on a weather map ○ Tropical storms (363) are tropical depressions that intensify further and maintain wind speeds above 63  km/hr (39 mph) HURRICANES CONTINUED ● Conditions Necessary: 364 ○ The primary requirement for hurricane development is water that is at least 27 degrees celsius (most  often develop in late summer and early fall) ○ Must have humidity that provides water vapor for the growth of deep cumulus clouds ○ The Coriolis force (365)  must be strong enough to prevent filling of the central low ○ Unstable conditions (365)  are needed throughout the troposphere ● Tornadoes: 373 ○ Tornadoes most often form in the Northeast quadrant of a hurricane (in the northern hemisphere)/ (right­ forward quadrant) ○ Surrounded by relatively weak winds ○ Hurricane spawned tornadoes tend to have shorter life spans than tornadoes in the central US ● Storm Surges: 373 ○ Rises in water level induced by a hurricane ○ Caused by strong winds blowing ocean water ashore, compounded by heavy rain activity ○ Rise in sea level contributes but is not the primary factor ● Hurricane Watches and Warnings: 379 ○ Hurricane watch­ issued when hurricane conditions are possible for a particular coastal region. Issued  48 hours in advance ○ Hurricane warning­ hurricane conditions are expected somewhere in the area. Issued 36 hours in  advance of tropical storm force winds ○ Tropical storm watches and tropical storm warnings are issued 36 hours in advance when winds are  not expected to achieve hurricane status. ● Hurricane Intensity Scale: 380 ○ The saffir­Simpson scale classifies hurricanes into five categories based on the highest 1 minute  average winds in the hurricane. i. Higher category hurricanes have lower central pressures and larger storm surges ● Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO): 381 ○ The Atlantic Multidecadal Oscillation (AMO), a measure of north Atlantic Ocean water temperature, is  thought to be related to the frequency of tropical storms and hurricanes in the region because  warm  surface waters are a requirement for tropical storm formation ● The Southern Hemisphere Atlantic Ocean has spawned only one documented hurricane. ● The Western Pacific has the highest average number of hurricanes per year ● Eastern Pacific Hurricanes are weakened by the cold waters of the California current ● Between August 18 and 19, 1969, Hurricane Camille began to dissipate due to a decreased supply of  latent heat after making landfall TYPHOONS­ Storms that occur over the extreme western Pacific CYCLONES­ Storms that occur over the Indian Ocean and Australia ****SUMMARY PAGE 387***** Module 12 1. In addition to the echo strength, modern weather radars give Doppler information, i.e., the velocity component of the precipitation along the direction that the radar dish is pointing. Explain how and why this information is useful both for characterizing the current state of weather systems and for forecasting The Doppler radar is important for characterizing the current state of weather systems and for  forecasting because it allows the user to observe the movement of raindrops and ice particles­­ which determines speed and direction­­ from the shift in wavelength of the radar waves, as well  as the intensity of precipitation. Pulses of electromagnetic energy with its wavelengths are  reflected off of water droplets and snow crystals above certain critical sizes and back to the  transmitter.In addition, the Doppler radar can also observe the motion of cloud constituents. If a  cloud droplet moves away from the radar, the wavelength of the beam is slightly elongated as it  bounces off, whereas for a droplet moving towards the radar, the wavelength shortens. These  are both important elements of determining weather forecasts. 2. Describe the construction and problems of medium-range forecasts. Include a discussion of ensemble forecasting and the role of chaos. Medium­range forecast make predictions 3 to 7 days in advance. They are constructed by a grid that  covers the entire world, since weather systems can easily for, move great distances, and die out over  period. The main problem for medium range forecasting is their sensitivity to changing parameters; having a specific variable is difficult to use when trying to predict storms with chaotic behavior. Ensemble forecasting requires a number of different computer generated forecasts to perform for the  same period, mainly to track small disturbance growing to large disturbances. If two models are run with  slightly different initial values, the results could vary over time. This behavior is referred to as chaotic  behavior, when a condition that occurs in a physical system makes it impossible to precisely predict how  a system will appear in the future. Chaos is caused from small errors in the input value of a variable  becoming magnified in time, the main problem in medium range forecasts. 3. Describe the important aspects of weather and atmospheric conditions that meteorologists typically obtain from upper-level maps at 850, 700, 500, 300, and 200 mb. 850 mb  maps represent near surface conditions for areas with heights above 1.5km where  gradient orgeostrophic flow can exist, like the Rocky Mountains or of the western United States.  In the mornings, the 850 mb  temperature provides a good way to forecast the daily maximum  temperature over non­mountainous regions. In the summer, the maximum surface air  temperature is usually 15 degrees Celsius greater than the 850  mb  temperature because it does not undergo daily cycles of warming and cooling. During the winter, the difference is about 9  degrees Celsius and during the fall and spring, about 12 degrees Celsius.  700 mb  levels occur 3 km above sea level and has a mean temperature of about ­5 degrees  Celsius. They observe short waves that form  midlatitud cyclones. They also predict the  movement of air mass thunderstorms, which usually move with about the same velocity as the  700 mb  winds. The 500  mb  map is used to represent conditions in the middle atmosphere, around heights of  about 5.6km above sea level, with the mean temperature of about ­20 degrees Celsius. 500  mb   maps are also used to observe short waves and to predict the movement of air mass  thunderstorms. They are also associated with Santa Ana winds over southern California. 300 mb  maps generally work best for colder months for identifying the jet stream while 200  mb   maps are much more useful in the summer. However, everything else is the same between  them. Rossby  waves show up best on these maps, making them useful to determine the rate at  which waves are most likely to migrate downwind. In addition, these maps also plot  isotachs  which are lines of equal speed. This is important because air flowing into or out of local areas of  high wind speeds generates local regions of upper­level convergence and divergence. 4. List the variables that would need to be taken into account if a person wanted to forecast the next day's precipitation and explain why each variable is important. A good tool to predict the weather is using a numerical model There are three main things to consider in  this model when forecasting precipitation. The first is analyzing, in which you must use observations to  supply  values corresponding to the starting state of the atmosphere for all the variables carried in the  model. This is important to convert irregular observations into uniform values. Next, this model goes  through a series of equations to predict some fundamental atmospheric variables. Lastly, the conditions  are finally represented on a grid, otherwise known as a postprocessing phase.  FORECASTING ● National Weather Service (NWS) : the official agency for weather forecasting in the US ● Advanced Weather Interactive Processing System (AWIPS) : workstation that allows forecasters to  simultaneously display maps of current weather conditions, output of computer forecast models, satellite  and radar images, forecast advisories, and more. ● Forecasting Methods: 398 ○ Zone forecast­  a forecast issued at designated times each day and extending out to a week in the future ○ Climatological forecasts­ weather forecast based on the use of long­term climatic averages ○ Analog approach­ one tries to recognize similarities between current conditions and similar well­studied  patterns from before ■ requires knowledge of a long history of local and regional weather conditions ○ Numerical weather forecast (399)­ the most dominant forecasting approach ■ Based on computer programs that attempt to mimic the actual behavior of the atmosphere ○ Persistence forecast­ a forecast that relies completely on current conditions with no reference to  climatology ■ Use this in everyday life; when we see clear skies we assume it will be this way all day ● Types of Forecasting: 399 ○ Qualitative forecasts­ provide only a categorical value for the predicted variable ■ Ex: “rain/no rain,” “hurricane/no hurricane” ○ Probability forecasts­ The chance of some event is stated.  ■ Most common is the probability of precipitation ■ Precipitation forecasts are least accurate of all meteorological predictions because moisture is  discontinuous ● Assessing Forecasts: 400 ○ Must consider forecast quality:The agreement between forecasts and observations ■ Concerned with forecast accuracy: on average how close the forecast value is to the true value ■ Need information about forecast bias: a forecast whose average is above or below the true average ■ Also must take into consideration forecast skill: the improvement provided by a forecast over and above  some reference to accuracy ○ Forecast value: The usefulness of a forecast ■ Depends of applying a forecast to a particular problem or decision ● Data Acquisition and Dissemination: 401 ○ Starting point for almost all weather forecasting is info about the current state of the atmosphere  ○ The World Meteorological Organization (WMO) is a collection of weather data across the globe from its 179 member nation ○ Data from all countries is send to three World Meteorological Centers in Washington D.C., Moscow,  Russia, and Melbourne, Australia ○ Radiosondes (401), hydrogen filled balloons carrying weather instrument packages, are launched twice  a day and about 800 are launched worldwide ■ Observe and transmit to ground recording stations the pressure, air temperature, and wet bulb  temperature ■ Tracked by radars called rawinsondes ● Forecast Procedures and Products ○ Phases in Numerical Modeling (403) ■ Analysis phase: observations are used to supply values corresponding to the starting state of the  atmosphere for all variables carried in the model ● Converts irregular observations into uniform initial values ■ Prediction Phase: a number of calculations are made based on input data and the application of physical laws ■ Postprocessing Phase (403): The conditions forecast are represented on a grid for mapping and other  display purposes ● A series of maps might be produced for each of the 12, 24, 36, and 48 hour periods depicting forecasting  distributions for Sea level pressure, 850 mb heights and temperature, 700 mb heights and vertical  velocities, 500 mb heights and absolute vorticity values, and Precipitation amounts ● Models Employed: 404 ○ North American Mesoscale Forecast System (NAM) ­Model run four times each times each day and  uses a grid system in which large areas are overlaid by widely spaced grids ○ Rapid Refresh model (RAP)­ rapidly changes the model with the changing weather conditions ○ Medium­range forecasts (MRFs)­ Weather predictions 3 or 4 days in advance ■ European Center for Medium Range Weather Forecasting (ECMWF)­ generates forecasts for up to 15 days ■ Best forecast model in operation**** ○ Ensemble Forecasting­ a number of forecasts are performed for the same period since small  disturbances can turn into large disturbances ■ uses several runs for the same forecast period ○ Chaos­ the condition that occurs in physical systems that makes it impossible to precisely predict how a  system will appear some time in the future. ■ Arises from small errors in the input value of a variable ○ Long range forecasts­ a weather prediction extending beyond 7 days  ● Weather Maps and Images ○ Surface maps (410) ­ present a general depiction of sea­level pressure distribution and the location of  frontal boundaries. ■ Can also observe wind speeds ○ Station Models (410)­ temperature, dewpoint,  pressure, and other weather elements can be  represented on these models ■ Also indicates cloud cover, and wind speed and direction  ■ INTERPRETATION OF THESE MAPS ON PAGE 412 ■ 850, 700, 500, 300, AND 200 MB MAPS ON PAGE 412 ○ Isotachs (414)­ lines of equal wind speed  ● Satellite Images: 415 ○ Visible images­ they view the atmosphere the way an astronaut in space would by registering the  intensity of reflected shortwave radiation ■ Only available in daytime ○ Infrared Images­ based on measurements of longwave radiation emitted  from below. ○ Water vapor images­ depict the distribution of water vapor and cloud cover ■ Useful for tracking the flow of moisture across wide regions and helping identify the location of frontal  boundaries ● Radar Images: 416 ○ Radar images­ used to observe internal cloud conditions by measuring the amount of radiation  backscattered by precipitation ■ Covers distances up to about 400 km (250 miles) ● Thermodynamic Diagrams: 416 ○ Thermodynamic diagrams­ plot vertical profiles of temperature and dew point data observed by  radiosondes ■ A Stuve Chart is a simple thermodynamic diagram (Diagram page 417) ● Show the rate of temperature change for an unsaturated air parcel, plot the dry adiabatic lapse rate, show temperature changes in a rising saturated parcel, depict the mixing ratio, and tell us the wind speed and  direction at different altitudes ● Lifted Index: 417 ○ Lifted index­ The difference between the sounding temperature at 500 mb and the  calculated parcel  temperature ■ useful for forecasting thunderstorms ■ computed by imagining a parcel at the predicted high temperature for the day is lifted adiabatically to the  500 mb level ■ If the parcel is colder, the index is positive, reflecting stable conditions ■ If the parcel is warm, the index is negative, reflecting unstable conditions ● K­Index: 418 ○ K­index­ similar to lifted index, but works better for predicting air mass thunderstorms and heavy rain  than for severe weather ■ useful for forecasting thunderstorms ■ Uses values of temperature and dew point surface and the 850, 700, and 500 mb levels ● Numerical Forecast Models: 418 ○ Domain­ the region of the globe being represented ■ This is the fundamental difference among models ○ Parameterizations­ predict small­scale weather phenomena whose sizes are less than those of the  distance between the model observation points (like localized thunderstorms) ■ Rely on the relationships between variables rather than on applying physics directly to calculations ■ Large­domain numerical forecast models predict air mass thunderstorms using  parameterizations ○ Horizontal Representation ■ Grid representation­ the domain is subdivided into a lattice of grid points ■ Spectral representation­ alternative to horizontal representation in which the variables are represented  as a series of waves in a space, each having a characteristic wavelength ****SUMMARY PAGE 419***** 5. 850 mb maps are capable of showing geostrophic flow 6. A central circle on a circle station model that is 75 percent black and 25 percent white tells you  the cloud cover ranges over 70 to 80 percent of the sky 7. Current consensus among scientists is that the limit to numerical weather prediction is about 14  days 8. The present weather depicted by this station model is light rain 9. The steepness of the temperature profiles relative to the dry and wet adiabats indicates that  stability  10. This is an example of a quantitative forecast 11. 500 mb maps are commonly used to represent conditions in the middle atmosphere 12. Wind profilers are used to obtain measurements of horizontal winds for up to 72 different levels   Module 13 HUMAN EFFECTS ON THE ATMOSPHERE ● Atmospheric Pollutants: 424 ○ Air pollution­  the introduction of undesirable gases and particulates by humans ■ ***Pollution Sources graph page 424*** ○ 2 CATEGORIES  ■ Primary Pollutants­ emitted directly into the atmosphere ■ Secondary Pollutants­ do not go directly into the atmosphere but result ● May start out non toxic but can become a noxious gas after combining with other emissions or  naturally occurring compounds ● Particulates: 424 ○ Particulates­ also called aerosols which are solid and liquid materials in the air that are of  natural or anthropogenic (man­made) origin. ■ Can be primary or secondary pollutants ○ SOURCES OF PARTICULATES: 424 ■ Particulates introduced directly in air can come from natural fires, volcanic eruptions, the  ejection of salt crystals by breaking ocean waves, and by plants whose pollen is picked up by  carried winds ■ Human activities involving combustion produce primary and secondary particulates ■ Some secondary particulates form by the coagulation of gases ● This process is most rapid with high humidity ● Promotes the formation of fog or cloud droplets ● Humid areas with a high concentration of industrial activities can become foggy at relative  humidities considerably below 100% ○ REMOVAL OF PARTICULATES: 425 ■ Large ones remain in the air for only a few hours, while smaller ones can exist for weeks ■ Gravitational settling is a process wherein particulates fall from the air (even if very slowly),  effectively removing larger particulates. ● Small droplets are less susceptible  ■ Precipitation removes both large and small particulates in two ways: ● 1: particulates that served as condensation nuclei in clouds are removed when the droplets that  they are part of fall as rain or snow ● 2: Scavenging­ a process in which falling droplets and crystals collide with particulates in their  path. The precipitation incorporates the particulate and carries it to the surface. This is why air is cleaner and has better visibility after a rain shower ○ EFFECTS OF PARTICULATES: 426 ■ Reduce  visibility by increasing scattering of visible radiation ■ Enter the lungs and damages tissue ●  Carbon Oxides:  426 ○ Carbon oxides­ ■ Include carbon monoxide and carbon dioxide ■ Carbon monoxide, in cities, has inputs exceeding the rate of removal ■ In the US, CO is mostly from cars ■ CO is extremely toxic and can contribute to heart disease ● Sulfur Compounds: 427 ○ Can occur in gaseous or aerosol form ○ Most originate from natural processes ○ Cause minimal respiratory/pulmonary (lung) health problems ○ Man­made compounds released in the air are sulfur dioxide and sulfur trioxide ○ SO2 is a primary pollutant released by the burning of sulfur containing fossil fuels (like coal or  oil) ■ Highly corrosive and irritates human respiratory systems ○ SO3 can be a primary pollutant but is more commonly a secondary pollutant ■ Readily combines with water droplets to form sulfuric acid ■ This can form acid fog ■ In clouds, this can create acid rain or acid snow ■ Dry deposition of acid occurs when acid chemical are incorporated in dust or dry particulates  and fall to surface. ○ Smokestacks on manufacturing and power plants are designed to keep emissions away from  the ground near the source. However, pollutants are carried downwind where they can cause  acid deposition ● Nitrogen Oxides: 429 ○ Nitric oxide and Nitrogen dioxide are the two main air pollutants ○ Together are called NOx ○ Cause pulmonary (lung) health problems ○ NITRIC OXIDE ■ Nontoxic, highly reactive and breaks down quickly  ■ Forms as a by­product of high temperature combustion associated with automobile engines,  industrial manufacturing, and electric power generation ■ Primary importance is that it oxidizes to form nitrogen dioxide, a major component of smog ■ 25% of the acidity of rainfall is caused by nitric acid, formed by NO ○ NITROGEN DIOXIDE ■ Toxic gas that gives polluted air a yellowish to reddish brown color and pungent odor ■ Undergoes transformations that contribute to acid deposition and other secondary pollutants ■ Rapid decay of nitrogen dioxide prevents large concentrations from occurring in rural areas ● Volatile Organic Compounds (Hydrocarbons): 429 ○ Volatile organic compounds­ materials that can rapidly evaporate at normal temperatures and include a vast number of different materials ■ Found in homes, so tend to occur indoors (paint, disinfectants, air fresheners, and dry cleaning  residues on clothes) ■ Can cause dizziness, visual problems, and short term memory loss, but don’t reach the level  needed to produce these effects ■ Important because in the presence of sunlight they recombine with nitrogen oxides and oxygen  to produce Photochemical smog ■ Hydrocarbons­ VOCs found outdoors and are made entirely of carbon and hydrogen atoms  (methane, butane, propane, octane) ● Most arrive in the atmosphere through natural processes ● Photochemical Smog: 430 ○ Causes burning eyes, sore lungs, a subtle unpleasant odor, and poor visibility ○ Consists of secondary pollutants: ozone (o3), NO2, peroxyacl nitrate (PAN), and formaldehyde ○ Forms when sunlight triggers numerous reactions and transformations of gases and aerosols. ○ Usually involves dry air ○ Opposite of london­type smog that combines with damp air ● Air Quality Index: 431 ○ Air Quality Index­ a uniform index that is useful for air pollution monitoring across the United  States ■ Applies a formula for ozone, particulates, carbon monoxide, sulfur dioxide, and nitrogen and  expresses  each pollutant on a scale ranging from 0 to 500. ● Effects of Wind on Horizontal Transport: 431 ○ Aid the dispersal in two ways: ○ 1: Transport emissions from their source and spread them over a wide horizontal extent. The  concentration of pollution is inversely proportional to wind speed (Diagram page 432) ○ 2: Greater wind speeds lower pollution concentration indirectly. Forced wind convection  increases with wind speed, creating strong winds in favor of dispersion ○ Short term variations in wind direction affect dispersion. If wind direction only changes slightly  through time, pollution will be concentrated within a relatively narrow area downwind of the  source ■ If wind directions are highly variable, the pollutants will spread out over a wider area ● Effect of Atmospheric Stability: 432 ○ Stable air resists vertical displacement and leads to higher pollutant concentrations near the  ground ○ Unstable air enhances vertical mixing, so any material introduced near the surface is easily  displaced upwards, reducing pollution concentrations near the surface ○ Inversions (when temperature increases with height) make the air extremely stable and impose  the greatest restraint on vertical lifting ○ Radiation inversions have the greatest impact on pollution concentrations in the early morning  since that is when they dissipate. (important in London type smog) ○ Subsidence inversions are important to photochemical smog ■ Doubles the concentration of pollutants because limits the height where air is easily mixed  (DIAGRAM 433) ● The Counteroffensive on Air Pollution: 433 ○ The Clean Air Act was the first US initiate to clean the air in 1990 (DIAGRAM 433) ● Urban Heat Islands; 437 ○ Urban heat island­ increased local temperatures that result from urbanization ○ Example of how not all human impacts on the atmosphere are as dramatic as the pollution of  the atmosphere ○ Greatest differences between urban and rural occur greatest during the late evening and night  during winter month ○ Occur because of modifications to the energy balance that result when natural surfaces are  paved and built on when human activities release heat into the local environment ○ Size of the city is the main factor that influences the magnitude of the heat island effect ○ Highest temperatures are in the city  core ● Radiation Balance: 438 ○ Increased particulates associated with urban activity can absorb and scatter incoming solar  radiation and increase the amount of absorption and reradiation of longwave energy in the  atmosphere ○ Stuff about buildings: 438 ● Changes in Heat Storage: 439 ○ Buildings have a greater capacity to store heat than most natural surfaces, making stored heat  more available for transfer to lower atmosphere during the evening and nighttime, increasing  nocturnal temperatures ● Sensible and Latent Heat Transfer: 439 ○ When moisture is available near the surface, the transfer of energy as latent heat can exceed  sensible heat transfer, indicating that most of the surplus is consumed by evaporation ○ If the surface is dry, the surplus energy raises the surface temperature above the air  temperature, and sensible heat dominates ○ The higher the ratio of sensible heat to latent heat, the greater the temperature ***SUMMARY PAGE 441****


Buy Material

Are you sure you want to buy this material for

50 Karma

Buy Material

BOOM! Enjoy Your Free Notes!

We've added these Notes to your profile, click here to view them now.


You're already Subscribed!

Looks like you've already subscribed to StudySoup, you won't need to purchase another subscription to get this material. To access this material simply click 'View Full Document'

Why people love StudySoup

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."

Allison Fischer University of Alabama

"I signed up to be an Elite Notetaker with 2 of my sorority sisters this semester. We just posted our notes weekly and were each making over $600 per month. I LOVE StudySoup!"

Jim McGreen Ohio University

"Knowing I can count on the Elite Notetaker in my class allows me to focus on what the professor is saying instead of just scribbling notes the whole time and falling behind."


"Their 'Elite Notetakers' are making over $1,200/month in sales by creating high quality content that helps their classmates in a time of need."

Become an Elite Notetaker and start selling your notes online!

Refund Policy


All subscriptions to StudySoup are paid in full at the time of subscribing. To change your credit card information or to cancel your subscription, go to "Edit Settings". All credit card information will be available there. If you should decide to cancel your subscription, it will continue to be valid until the next payment period, as all payments for the current period were made in advance. For special circumstances, please email


StudySoup has more than 1 million course-specific study resources to help students study smarter. If you’re having trouble finding what you’re looking for, our customer support team can help you find what you need! Feel free to contact them here:

Recurring Subscriptions: If you have canceled your recurring subscription on the day of renewal and have not downloaded any documents, you may request a refund by submitting an email to

Satisfaction Guarantee: If you’re not satisfied with your subscription, you can contact us for further help. Contact must be made within 3 business days of your subscription purchase and your refund request will be subject for review.

Please Note: Refunds can never be provided more than 30 days after the initial purchase date regardless of your activity on the site.