Fizyka chmur i układów chmurowych 1103-547

Wstęp: Celem wykładu jest rozszerzenie wiedzy z zakresu fizyki chmur zawartej w przedmiotach 1103-400 i 1103-490, zwłaszcza w zakresie dynamiki chmur konwekcyjnych oraz mezoskalowych układów chmurowych takich jak układy frontalne, cyklony tropikalne, linie szkwałowe i mezoskalowe kompleksy konwekcyjne.

Program:

1. Wiadomości wstępne.

Struktura fizyki chmur: mikrofizyka, dynamika (makrofizyka), fizyka układów chmurowych. Elementy mikrofizyki chmur. Kondensacja i koalescencja. Widmo wielkości cząstek chmurowych i jego transformacja. Mechanizm "ciepłego deszczu" i mechanizm trójfazowy. Klasyfikacja chmur. Podstawy dynamiki chmur. Wciąganie i wymiana masy, podstawy modelu jednowymiarowego (termal i struga stacjonarna).
2. Fenomenologia i dynamika rozwoju chmur konwekcyjnych Cu. i Cb.
Cykl rozwojowy chmur jednokomórkowych Cu i Cb. Struktura prądów wstępujących i zstępujących. Procesy mieszania i ich analiza. Mechanizmy generacji podtrzymywania prądów zstępujących. Rola opadu w dynamice prądów zstępujących. "Downburst". Rola gradientu wiatru w rozwoju chmur konwekcyjnych. Układy wielokomórkowe i ich propagacja. Superkomórki i ich propagacja. Rola opadu w mechanizmie propagacji chmur wielokomórkowych.
3. Elementy fenomenologii i dynamiki chmur warstwowych, warstwowo-kłebiastych i falowych (Ci, Cs, Cc, As, Ac, Ns, Sc, St)
4. Fenomenologia i dynamika układów chmurowych.
Rola konwergencji poziomej jako prekursora rozwoju konwekcji i czynnika stabilizującego konwekcję. Konwekcja mezoskalowa (quasihydrostatyczna). Szlaki (ścieżki) i grzędy chmurowe. Oddziaływanie pomiędzy falami grawitacyjnymi i konwekcją. Linie szkwałowe. Mezoskalowe kompleksy konwekcyjne (MCC). Sprzężenia pomiędzy konwekcją chmurową (wypornościową) i mezoskalową (quasihydrostatyczną). CIFK i CISK. Niestabilność symetryczna. Układy chmur frontowych.
5. Modelowanie matematyczne chmur i układów chmurowych.
Równania ruchu w formie ogólnej. Filtracja fal akustycznych. Aproksymacja Businesq'a i anelastyczna. Układy współrzędnych stosowane w modelowaniu chmur. Informacja o metodach numerycznych stosowanych w modelach chmurowych. Warunki początkowe i brzegowe oraz związane z nimi ograniczenia. Parametryzacja procesów podskalowych (turbulencji). Parametryzacja procesów opadowych (w szczególności parametryzacja Kesslera). Problemy parametryzacji konwekcji w modelach wielkoskalowych. Przykłady modeli chmurowych.

Opis sporządził Krzysztof Haman, kwiecień 2007