EJERCICIOS DE MICROFÍSICA DE NUBES

ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL

FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL

CARRERA EN INGENIERÍA AMBIENTAL

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METEOROLOGÍA Y MODELOS (AMB634) 

TALLER B2

EJERCICIOS DE MICROFÍSICA DE NUBES

Docente

Lenín Campozano PHD

Realizado por

Katherine Dayanna Ramírez Tello

Rommel Andrés Suntaxi Nacimba

Camila Alejandra Totoy Bazurto

Fecha Entrega: 30/01/2021

PERÍODO 2020-B

1. Use the Köhler curves shown in Fig. 6.3 to estimate

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1. The radius of the droplet that will form on a sodium chloride particle of mass 10-18 kg in air that is 0.1% supersaturated.

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Figura 1. Radio que tiene una gota que se formará en una partícula de cloruro de sodio (NaCl) en el aire, cuya masa es 10-18 kg y que se encuentra 0.1% supersaturada

        En la Figura 1 se observa que el radio de una gota pequeña que se formará a partir de una solución de NaCl de masa 10-18 kg en un aire 0.1% sobresaturado es de 0.5 μm.

∴ Ø=0.5 μm

1. The relative humidity of the air adjacent to a droplet of radius 0.04 μm that contains 10-19 kg of dissolved ammonium sulfate.

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Figura 2. Humedad relativa del aire adyacente a una gota de diámetro 0.4 μm que contiene 10-19 kg de sulfato de amonio (NH₄) ₂SO₄ disuelto.

Según la Figura 2, la humedad relativa del aire, adyacente a una gota de diámetro 0.4 μm que contiene 10-19 kg de sulfato de amonio, (NH₄)₂SO₄  disuelto, es de 95%

∴ HR%=95

1. The critical supersaturation required for an ammonium sulfate particle of mass 10-19 kg to grow beyond the haze state.

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Figura 3. Supersaturación crítica para que una partícula de sulfato de amonio (NH₄)₂SO₄ cuya masa es 10-19 , crezca más allá del estado de sobresaturación del ambiente.

De acuerdo a la Figura 3, la supersaturación crítica para que una partícula de sulfato de amonio (NH₄) ₂SO₄ cuya masa es 10-19, crezca más allá del estado de sobresaturación del ambiente es de 0.47%

1. Show that for a very weak solution droplet , Eq (6.8) can be written as[pic 6]

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Where                          

What is your interpretation of the second and third terms on the right-hand side of this expression? Show that in this case the peak in the Köhler curve occurs at

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(8)

El pico máximo en la curva de Köhler se alcanza cuando la derivada de  es igual a cero, ya que en este punto se alcanza la sobresaturación máxima.[pic 36]

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Despejando r2:

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Reemplazamos (9) en (8)

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1. Calculate the relative humidity of the air adjacent to a pure water droplet 0.2 μm in radius if the temperature is 0 C. (The surface energy of water at 0ºC is 0.076 J m-2 and the number density of molecules in water at 0ºC is 3.3×1028 m-3)

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1. Assuming that cloud condensation nuclei (CCN) are removed from the atmosphere by first serving as the centers on which cloud droplets form, and the droplets subsequently grow to form precipitation particles, estimate the residence time of a CCN in a column extending from the surface of the Earth to an altitude of 5km. Assume that the annual rainfall is 100 cm and the cloud liquid water content is 0.30 g m-3.

Para la resolución del ejercicio es necesario realizar ciertas consideraciones con el fin de facilitar los cálculos: se ha tomado un área de análisis de 1 m2 para la columna extendida de 5 km y la altura a la que se encuentra la base de la nube es de 1000m desde la superficie terrestre, lo cual define un volumen efectivo.

Columna de análisis

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Volumen efectivo

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Precipitación anual

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Tomando en cuenta la densidad del agua se logra determinar la masa de agua colectada por año:

Masa de agua colectada

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Contenido de agua líquida (LWC)

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El volumen necesario para almacenar el contenido de agua colectada por año es:

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