Class Notes (839,112)
Canada (511,191)
ATOC 184 (67)
Lecture 9

Lecture 9.docx

12 Pages

Atmospheric & Oceanic Sciences
Course Code
ATOC 184
Eyad Atallah

This preview shows pages 1,2 and half of page 3. Sign up to view the full 12 pages of the document.
Tuesday, February 4, 2014 Geostrophic Balance - Geostrophic balance with two forces at play: the fundamental force of PGF, and  the apparent force of the Coriolis - Once the wind starts to blow in a curve, there’s another apparent force of the  Centripetal force  - The wind parcel thinks its sees a larger PGF around high pressure systems than it  does around low pressure systems – there’s not actually a different PGF, just that  there is an apparent force – the Centripetal force – that’s causing the wind to slow  down - When we have a low pressure system at jet level, the wind around the jet tends to  be slow in a low pressure, and as it moves in to a high pressure it tends to speed  up o That change in wind speed changes the net number of air molecules over a  certain region o From slow to fast there is a net loss of molecules, which creates a low  pressure system at the surface o From fast to slow, there is a net increase in the mass, so we have a high  pressure system at the surface because we’re gaining molecules  - Divergence aloft: a net loss of molecules, which sets up a chain reactions o The pressure decreases, the air moves upwards to compensate for the  vacuum we’ve created (loss of molecules), and we have air moving in at  the bottom to replace the air that’s moving up  o Atmosphere is trying to compensation for the loss of molecules by sucking  in mass at the bottom and transporting them upwards - Convergence aloft: there’s a net gain of molecules o The air moves downwards because the air is unable to move up through  the tropopause (works as a barrier) - The wind speeds going up and down would be something like 0.5 km per hour –  weak relative to the winds we experience in the horizontal, but that little bit of  vertical motion is enough to create weather - Most of the weather we experience as rain or snow is almost always associated  with low pressure systems at the surface, because the rising air causes clouds and  precipitation  o On the other hand, high pressure systems are generally associated with  clear skies and nice weather  - Low pressure systems have winds turning in a counterclockwise fashion in the  Northern Hemisphere – true both at surface and jet level o High pressure systems have winds turning clockwise  o As you move to the top of the atmosphere, this rotation of winds turns to  more of a wave, because the wind speed increases as you go up (just an  FYI apparently… not tested) The air rising over a low pressure system cools leading to condensation and precipitation  - If you look at a weather map, our general assumption is that if we look at a  satellite pictures, most of the clouds and precipitation could be associated with the  low pressure system - A map showing the upper level pressure field o Pressure pattern associated with jet - The dip is the trough of low pressure in the upper level - The L is the low pressure system at the surface  - The low pressure system will always be located in the same place relative to the  trough in the jet stream - The upper level trough and the divergence associated with it is what created the  low pressure system at the surface – the relationship is a steady state Atmospheric Stability Stable, neutral, and unstable positions of a ball on a smooth surface: - In science, stability is the idea of the ability for something to return to where it  started - Classic example: a ball, and the difference between that ball in a valley and on the  top of a hill o If the ball is in a valley and you give it a push, as long as the push isn’t  large enough to make it over the ridge, it will eventually return to where it  started o If we push the ball and the ball just maintains the same speed, doesn’t get  faster or slower, it is in a neutral system – it only reacts to what we do, and  there isn’t anything that will make it speed up or slow down o If we push the ball and it accelerates away from its original position, then  it is in an unstable situation  - Most of the time, we live in a stable regime  - Stability In the Atmosphere - In general the idea of stability essentially revolves around the ability of an object  to return to it’s original position after it is disturbed - In the atmosphere this usually refers to the upwards displacement of a parcel of  air - We will always talk about it with regards to upwards displacement of air - If an air parcel that is pushed upwards continues to rise on its own, the  atmosphere is considered to be unstable - Whether an air parcel continues to rise on its own, is really dependent on whether  it is buoyant or not - Ex. if you go in to the ocean and you cannot swim, you are going to take a  flotation device to keep you on top of the water. If you pull the flotation device  under the water, because it is so much less dense than the water itself, it will  quickly rise back to the surface o When we talk about parcels of air rising or sinking, we are talking about  whether it is buoyant or not  So what does it mean for an air parcel to be buoyant? - The amount of lift (or buoyancy) depends primarily upon the difference between  the temperature of the air parcel and the temperature of the air in the surrounding  environment - The most typical example is that of a hot air balloon o The air inside it is hotter, and therefore less dense, than the air around it - Blah blah fucking blah – he literally repeats himself 10,000 times - Warm air is light, cold air is heavy So how do we get there? - In order to understand how an air parcel can become unstable, we have to  understand one definition and three basic principles - Definition of a lapse rate: the change in temperature with respect to height - First idea is that of conservation of energy  - Second idea is that of adiabatic expansion - Third idea is that of latent heat release What is a lapse rate? - A lapse rate is defined as the rate of change in temperature observed while  moving upwards in the Earth’s atmosphere - Mostly focused on troposphere: most weather happens here - Lapse rate of 50 degrees C per 10 km - Key points: o Rate at which a temperature decreases with height o Units: generally C/km, sometimes K/km Conservation of Energy - Any change in the energy of a system must either go into changes in the internal  energy of the system or into work being done by or on the system - Assume that we’re not creating or destroying energy - Temperature = internal energy - Work = external energy  - So what are the processes that can cause a change in energy? o Radiation: the sun heats the air, which imparts energy to the air  Air doesn’t absorb solar radiation well, so the sun heats the  ground, and the ground heats the air that it is in contact with it o Any time H2O Changes phase  Evaporation leads to cooling  • We sweat so that we produce liquid water on our skin, and  when that water is evaporated, we are cooled  Condensation leads to heating              The red arrows represent processes in which the atmosphere cools  down  The blues arrows represent processes by which the atmosphere  heats up  Ex. this is why freezing rain storms rarely last long: the process of  freezing actually heats up the atmosphere!  Condensation releases the
More Less
Unlock Document

Only pages 1,2 and half of page 3 are available for preview. Some parts have been intentionally blurred.

Unlock Document
You're Reading a Preview

Unlock to view full version

Unlock Document

Log In


Join OneClass

Access over 10 million pages of study
documents for 1.3 million courses.

Sign up

Join to view


By registering, I agree to the Terms and Privacy Policies
Already have an account?
Just a few more details

So we can recommend you notes for your school.

Reset Password

Please enter below the email address you registered with and we will send you a link to reset your password.

Add your courses

Get notes from the top students in your class.