Study Guides (248,639)
United States (123,476)
Geography (14)
GEOG 1900 (10)

GEOG 1900 Midterm: OSU [GEOG 1900] Extreme Weather and Climate: Midterm 3 Study Guide

19 Pages

Course Code
GEOG 1900
Bryan Mark

This preview shows pages 1,2,3,4. Sign up to view the full 19 pages of the document.
Geog. 1900 SP17   Exam 3 review sheet    Note: text has chapter summaries, review questions, key terms lists to help you study.      Chapter 8: Atmospheric Circulation and Pressure Distribution  ● List the terms we used to describe the scales of weather phenomena. What does Dr. Mark mean  when he says 'synoptic scale'? Give an example.   ○ Global scale→ cover large portions of Earth and are maintained over an extensive period  of time (perhaps for weeks); provide the background on which all weather and climate  events take place  ○ Synoptic scale→ high-pressure and low-pressure patterns over large parts of continents;  cover hundreds or thousands of square kilometers; periods of days to a couple of weeks;  most salient features on daily weather maps→ high and low pressure systems  ○ Mesoscale→ few square km to hundreds of square km; many minutes to many hours  ○ microscale→ few hundred meters and below; hours and below  ● What are meridional and zonal winds?  ○ Zonal→ winds blowing W→ E or E→ W  ○ Meridional→ winds blowing N→ S or S→ N  ● What would a single cell circulation model look like? How come it would end up with zonal winds?   ○ Planet covered by single ocean and warmed by a fixed sun that remained over equator  ○ Strong heating at equator would cause air expanding vertically into upper atmosphere,  diverge toward both poles, sank back to surface, returned to equator  ○ Rotation of Earth would cause air to deflect right in N.H. and left in S.H., causing zonal  winds  ○ Zonal winds can result from deflecting meridional winds  ● Explain where the semi-permanent pressure cells are, and why.     ○ Called semi permanent because they undergo seasonal changes in position and intensity  over the year  ○ Most prominent features in NH winter→ Aleutian (over Pacific) & Icelandic (over Atlantic)  lows; Siberian High (over Central Asia)  ○ In summer→ Hawaiian (Pacific) and Bermuda-Azores (Atlantic) highs; Tibetan low (over  Southern Asia)  ○ During winter, strong icelandic low occupies a large portion of north atlantic, while  Bermuda-Azores high appears as a small, weak anticyclone. During summer, icelandic  low weakens and diminishes in size, and BA high strengthens and expands  ○ Siberian high of winter in interior Asia gives way to Tibetan low in summer  ○ As solar declination changes seasonally, so does zone of most intense heating→ ITCZ,  subtropical highs, and trade winds all follow “migrating sun”  ○ High pressure regions: Subsiding air, Divergent winds, Dry conditions, Examples: Sahara &  Kalahari deserts  ○ Low pressure regions: Ascending air, Converging winds, Ample precipitation, Examples:  Amazon and Congo basins  ○ Aleutian and Icelandic lows are appear in the north pacific and north atlantic winter and  are breeding grounds for storms  ● Describe and be able to graphically recognize the main features of the 3-cell circulation model.  Study a good figure and be able to label the main features.  ○ Hadley cell→ heat-driven; circulates air between tropics and subtropics  ■ Equatorial low→ zone of low pressure at the equator; Intertropical Convergence  Zone (ITCZ)  ● Upward motions favor formation of heavy rain showers, particularly in  the afternoon  ● ITCZ is rainiest latitude zone in world; Migrates north (in NH summer)  and south (In NH winter) with seasons  ■ Upon reaching 20 or 30 degree latitudes, air in hadley cell sinks toward surface to  form subtropical highs(anticyclones; Associated with weak surface horizontal  pressure gradients)→ cloud formation is suppressed→ desert conditions  ■ Subtropical highs + equatorial low + trade winds + upper-level westerly motions =  Hadley Cells  ■ Circulation strongest in winter season when temperature gradients are strongest  because it is thermally driven  ■ Accounts for movement and distribution of air over about half of Earth’s surface  ○ Ferrell cell→ middle latitudes; circulates air between subtropical highs and subpolar lows  (cyclones; Associated with relatively strong Horizontal pressure Gradients (stronger  winds))  ■ On equatorial side, air flowing poleward away from N.H. subtropical high  undergoes a substantial deflection to right, creating wind belt known as  westerlies  ■ Indirect cell→ caused by turning of 2 adjacent cells  ○ Polar cell→ high latitudes; surface air moves from polar highs to subpolar lows; thermally  direct circulation  ■ Coriolis force turns air to form a zone of polar easterlies in lower atmosphere  ○ Each cell consists of one belt of rising air with low surface air pressure, a surface wind  zone with air flowing generally from high pressure belt to low pressure belt, and an  airflow in the upper atmosphere from belt of rising air to belt of sinking air  ○ The 3 cell model is so general that only fragments appear in the real world  ■ The Hadley cell comes closest to matching observed circulation      ● What are the upper troposphere winds like? Explain the distribution, direction and pattern.   ○ Westerly Winds  ■ Upper-level westerlies are strongest in winter because PGF is strongest   ○ Wind speeds generally increase with altitude  ■ Decreasing friction  ■ PGF is stronger at high altitudes  ○ Because temperatures generally decrease poleward, upper-troposphere pressure  decreases poleward  ○ In the absence of friction, the Coriolis force and PGF give rise to generally westerly  motions  ○ Wind speeds strongest in upper-troposphere, often concentrated in jet streams  ○ Waves are a common feature (see below)   ● What is a trough? A ridge? A Rossby Wave?  ○ Although on avg 500 mb decrease toward poles, at any time significant departures from  the general trend exist→ typically undulations or wave are superimposed on the overall  decrease in height toward the poles  ■ trough→ valley of low heights  ● Height contours are displaced toward equator  ■ ridge→ upward bulges  ● Height contours displaced toward poles  ○ Ridges and troughs give rise to wavelike flow in upper atmosphere of middle latitudes,  largest of these are called Rossby Waves  ■ Usually 3-7 Rossby waves circulating globe  ■ Can remain in fixed positions or migrate west to east (rarely east to west)   ■ Undergo distinct seasonal changes   ● winter→ fewer in number, longer wavelengths, strongest winds  ■ Have tremendous impact on daily weather, esp. When they have large amplitudes  ● Capable of transporting warm air from subtropical regions to high  latitudes or cold polar air to low latitudes  ● Where are the polar and subtropical jet streams located and why?  ○ Jet stream= meandering “rivers” of air, usually 9-12 km above sea level  ■ Wind speeds avg 180 km/hr in winter and ½ that in summer  ■ No precisely defined banks  ■ Often diverges at some point into 2 jet streams    ○ Areas of gradual temperature change often give way to narrow, strongly sloping  boundaries between warm and cold air → polar front  ○ Polar Jet stream is consequence of polar front , arising because of the strong  temperature gradient  ■ Greatly affects daily weather in middle latitudes  ○ Subtropical jet stream: associated with Hadley cell  ■ As upper level air flows away from ITCZ, the conservation of angular momentum  imparts ever-growing westerly motion   ■ When moving toward northeast, it can bring with it warm, humid conditions  ● How are atmospheric circulation patterns related to ocean currents?    ○ Surface ocean currents are driven by winds in lower atmosphere that exert a drag on the  water  ○ Coriolis force causes surface water to move at an angle of 45 degrees to the right of the  airflow in the NH   ○ Equatorial countercurrent→ Eastward flowing surface current found along equator  ○ Friction between prevailing winds and the ocean surface gives rise to wind-driven  currents  ○ Oceanic subtropical high pressure cells give rise to great basin-wide gyres with clockwise  circulation  ○ Oceanic gyres set up warm and cold currents in the western and eastern margins of  oceans, respectively. Westward moving currents  form on the equatorial margins  in response to easterly trade winds  ●  ​Explain the Gulf Stream, where it is, and why.   ○ Gulf stream→ warm ocean current in NH Atlantic ocean found off the East coast of the  US  ○ Most of North Equatorial current reaching south american coast turns northward  ● What is an oceanic gyre?  Where do they form and why?   ○ gyre→ large basin-wide, nearly circular ocean circulation cells that form around  subtropical high-pressure zones  ● Explain and draw what an Ekman spiral is, then explain how it is related to upwelling and  downwelling.  ○ Restricted to about the top 100 m  ○ Earth’s rotation causes the net wind generated surface transport to be 90 degrees to the  right of wind in the NH and 90 to the left of the wind in the SH  ○ upwelling→ movement of ocean or lake water from lower levels toward the surface  ■ Greatly influences sea-surface temps (and thus weather and climate) over  eastern portions of major oceans  ■ Along central CA coast in summer→ air circulating out of Hawaiian high sets up  an Ekman spiral, with a net flow of water away from the coast. Upwelling is  particularly strong just north of the SF bay region, making the water there  particularly cool  ○ Downwelling→ downward movement of water in the ocean  ■ If surface waters become very dense, they respond to the stronger gravitational  force and sink to lower levels; salt is left behind when water evaporations,  making it denser  ○ Given the mean wind fields, Ekman flow generates convergence and piling up of water in  the center of ocean basins  ○ The PG resulting from the convergence generates currents that are very close to  geostrophic balance, resulting in the large scale ocean gyres at depths of up to 1000m  ○ Western Boundary currents: The gyres are asymmetric, with larger sea surface slopes,  pressure gradients and stronger currents at the western boundaries  ● What is a monsoon? Explain how it works, and give an example (e.g. Asian monsoon). Why does  the summer monsoon produce heavy rainfall? Explain the role and influence of continentality and  orography (one of the factors we learned about in forcing uplift!).   ○ monsoon→ seasonal reversal in surface winds; refers to climatic pattern in which heavy  precip alternates with hot, dry conditions on an annual basis  ■ Generally characterized by onshore flow during summer and offshore flow during  winter  ○ Southern Asia→ during Jan, winds generally flow southwestward toward Indian ocean  from southern himalayas. Descending air is compressed and warmed, leading to dry  conditions over most of india and southeast asia. But offshore flow does not arise from  Tibetan high. Air flows down the southern slope of the himalayas due to more rapid  cooling over land than over Indian ocean. This flow is enhanced by a portion of the jet  stream flowing along the southern flank of the mountain range. Interactions between the  jet stream and mountains cause convergence in the upper troposphere, which leads to  sinking air that gets forced southward.   ■ In spring/summer, heating of the continent contributes to a reversal in the wind  direction at both high and low levels. Aloft is an easterly jet stream, with often  divergent motion promoting uplift. At low levels, onshore flow occurs, bringing  warm, moist, and unstable air from the Indian ocean to the southern part of  continent, where it rises orographically and by convection as it passes over the  hot surface. Cloud formation further enhanced by a strong orographic effect as  air ascends southern slopes of himalayas.   ○ Combination of moist air and strong uplift produces nearly unimaginable amounts of  rainfall  ■ Heavy rainfall in northeastern india is enhanced further by movement of  monsoon depressions (areas of low pressure superimposed in the southeasterly  airflow out of the Bay of Bengal  ●  Identify major wind systems, their characteristics, and their scale. Other winds to review: Santa  Ana; katabatic winds; valley winds; sea and land breezes; Chinook; Foehn.  ○ Most major wind systems occur on the synoptic scale  ○ Foehn winds→ synoptic-scale winds that flow down mountain slopes, warm by  compression, and introduce hot, dry, and clear conditions to the adjacent lowlands  ■ Bring unseasonably warm conditions to much of northern Europe during winter,  when they are most prevalent  ○ Chinook winds→ when winds warmed by compression descend the eastern slopes of the  Rocky mountains   ■ Low pressure systems east of the mountains cause these strong winds to  descend the eastern slopes at speeds that can exceed 150 km/hr when funneled  through steep canyons  ■ Most common during winter when midlatitude cyclones routinely pass over  region  ■ Can cause rapid temperature shifts/changes over a short period of time  ○ Santa Ana Winds of California→ similar to foehns and Chinooks, but they arise from a  somewhat different synoptic pattern  ■ Most common in fall, then spring  ■ Occur when high pressure develops over the Great Basin; air flowing away from  high pressure descends to lower elevations and warms by compression,   ■ Santa Ana winds occur in response to a large area of high pressure causing air to  flow out of Rockies, whereas chinook forms in response to air flowing across the  range  ■ Compression is their only cause of extremely high temps  ■ Often contribute to spread of fires  ○ Katabatic Winds→ warm by compression as they flow down slopes  ■ Unlike foehns and Santa Anas, they do not result from the migration of surface  and upper-level weather systems; they originate when air is locally chilled over a  high-elevation plateau   ■ Air becomes dense because of its low temp and flows downslope  ■ Two best locations: along margins of Antarctica and Greenland ice sheets  ■ Usually occur as light winds but can achieve great speeds when funneled  ■ Happen spontaneously  ○ Sea breeze→ a flow of air from the water toward land along a coastal region (usually  daytime)  ■ Differential heating of land and water causes different pressures over regions  ■ Strongest during summer/spring because of greatest contrast between land and  sea temps  ○ Land Breeze→ a wind that blows from the land toward the water along the coastal zone  during the night and early morning. The result of differential cooling between land and  sea  ■ Land surface cools more rapidly than water, air over land becomes dense  ○ Valley Breeze→ a low-level movement of air in an upslope direction , developing during  the daylight hours as result of solar heating  ○ Mountain breeze→ flows down a hill at night   ●  Explain the Walker Circulation/Walker Cell  ○ An east-west circulation pattern of the tropics, characterized by several cells of rising and  sinking air connected by horizontal motions along more or less parallel lines of latitude  ○   ●  Explain El Niño and La Niña.  ○ A natural oscillation of the atmosphere-ocean system centered in the tropical Pacific  which occurs on an irregular cycle (every 3-7 years)  ○ Also known as El Nino Southern oscillation (ENSO)  ○ Impacts not restricted to tropical Pacific  ○ El Nino occurs when Walker Cell weakens, La Ninas amount to strengthening of Walker  Cell  ○   ● The thermocline: region of the water column marked by a rapid change in temperature with depth   Chapter 9: Air Masses and Fronts  ●  What is an air mass? Where do they form?  What two criteria are used to classify them? Describe  the naming convention for air masses, and be able to recognize the principal air masses that are  found around the globe, particularly around North America.  e.g. What are the source regions and  properties of the mT and cP air masses?   ○ Air mass→ large body of air having little horizontal variation in temperature and moisture  ■ Areas of globe where air masses form are called source regions; air must remain  over source region for substantial amount of time for an air mass to form  ● Source regions occur only in high or low latitudes  ○ Middle latitudes are too variable and do not have quiet periods  necessary for air mass to take on characteristics of underlying  surface  ○ Must  be very large (10s of 1000s of sq. km)  ○ Classified according to temperature and moisture characteristics of their source regions  ■ Continental (dry); c  ■ Maritime (moist); m  ■ Tropical (warm): T  ■ Polar (cold): P  ■ Arctic (extremely cold): A  ● mA air masses do not occur in nature because water bodies don’t get  cold enough    ● What is a front?   ○ A transition zone between two dissimilar air masses (that is, air masses with differing  temp, moisture, or density)  ○ Denser air remains near surface and forces warmer air upward  ● Identify and describe the key characteristics and cloud conditions associated with each of the  different types of fronts. Recognize their symbols. ​ ​What are stationary fronts and occluded  fronts? How are they different?  ○ Cold front→ occurs when a wedge of cold air advances toward the warm air ahead of it  ■ Cumuliform clouds; often produce intense precip with short duration  ○ Warm front→ represents boundary of a warm air mass moving toward a cold one  ■ Vertical slope  of ~1/200 (move 200 units horizontally to increase elevation by 1  unit)  ■ Speed of ~20 km/h  ■ Light to moderate precip  ■ Clouds become lower near the front  ■ In winter possibility for sleet and freezing rain  ■ nimbostratus→ altostratus→ cirrostratus→ cirrus  ○ Stationary fro
More Less
Unlock Document

Only pages 1,2,3,4 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.