Change search
ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link
Snow or rain? - A matter of wet-bulb temperature
Uppsala University, Disciplinary Domain of Science and Technology, Earth Sciences, Department of Earth Sciences, LUVAL.
2003 (English)Independent thesis Advanced level (degree of Master (One Year)), 20 credits / 30 HE creditsStudent thesisAlternative title
Regn eller snö? En fråga om våta temperaturen. (Swedish)
Abstract [en]

Accurate precipitation-type forecasts are essential in many areas of our modern society andtherefore there is a need to develop proper working methods for this purpose. Focus of thiswork has been to study important physical processes decisive in deciding both the temperatureof the precipitation particles, hence affecting their phase, and the surrounding air. Two majorlatent heating effects have been emphasized, melting effect and cooling byevaporation/sublimation. Melting of the snow flakes subtracts heat from the surroundings andhence acts as a cooling agent. Phase transformation from solid/liquid into the gas phase alsoneeds heat which here results in a cooling tendency. These two mechanisms may sometimeshave a crucial influence for deciding the correct precipitation-type. The melting effect isdiscussed in a paper about a snow event in Tennessee in USA, and another paper describingan event in Japan showing the influence of the evaporation/sublimation process. In the lattercase the wet-bulb temperature, Tiw as a physical correct discriminator between snow and rainis obtained.

A numerical weather prediction model (HIRLAM) is being used to study differentcondensation schemes during three weather situations occurring in Sweden. These areRasch/Kristjánsson condensation scheme, Sundqvist original condensation scheme and amodification of the latter scheme. In the modified Sundqvist condensation scheme the Tiw hasbeen implemented as a limit temperature between snow and rain. The results are showingdifferences between the two main schemes concerning the total precipitation (both snow andrain). Comparisons between Sundqvist condensation scheme and this modified version, calledSundqvist scheme with Tiw show that this latter version creates slightly more snow.Differences between them are largest in dryer areas. Differences in the snow accumulationincrease when the forecast length increases. That makes them harder to be compared to snowanalyses from MESAN (mesoscale analysis) because the analyses is partly based ondifferences in the snow depth and this cannot be directly compared to amount of newly fallensnow especially when surface air temperatures are above freezing. Deviations from the dataanalyses are obtained in both Sundqvist and Sundqvist scheme with Tiw but in some regionsthe latter is in better agreement with measurements. Further work is needed in precipitationtypestudies but the physical correct value with Tiw = 0 ºC as melting temperature used inSundqvist with Tiw scheme is an interesting project for the future in the field of precipitationtypeforecasting.

Abstract [sv]

Sammanfattning av ”Regn eller snö? En fråga om våta temperaturen”

Noggranna prognoser beträffande nederbördstyp är väldigt viktiga inom många områden isamhället. Det finns därför ett behov att utveckla bra metoder att avgöra om nederbördenfaller som regn eller snö. Viktiga fysikaliska processer är avgörande för nederbördens och denomgivande luftens temperatur; processernas kritiska betydelse för dess fas har satts i fokus.De två största latenta värmeeffekterna, avkylning genom smältning och genomavdunstning/sublimation har betonats. Smältning av snöflingorna extraherar värme frånomgivningen och därmed sänks temperaturen. Avdunstning och sublimation erfordrar värmeför fastransformation vilket även här tas från omgivningen och därmed en kylande effekt somföljd. Dessa två latenta värmeeffekter har ibland kritisk betydelse för nederbördstypen vidmarkytan och detta diskuteras dels i en artikel om en vädersituation från Tennessee (Kain etal., 2000) där smälteffekten fick avgörande betydelse för nederbördsfasen vid markytan, dels istudier från Japan där betydelsen av avdunstning och sublimation på nederbördstypenbetonats (Matsuo and Sasyo, 1981). I det senare fallet tydliggörs isobara våta temperaturenoch dess betydelse som diskriminator mellan regn och snö.

En numerisk vädermodell (HIRLAM) har använts för att studera olika typer avkondensationsscheman och deras betydelse för nederbörden under tre olika väderskeenden iSverige. Dessa är Rasch/Kristjánssons kondensationsschema, Sundqvistskondensationsschema samt en något ändrad variant av Sundqvists kondensationsschema dären subrutin för beräknandet av Tiw har implementerats och ersatt den vanliga temperaturen iden del av schemat som beräknar smältning av nederbörd i fast form. Smälttemperaturen harsedan satts till 0ºC. Resultatet visar skillnader mellan Rasch/Kristjánssons schema ochSundqvists schema beträffande total 12 timmars nederbörd (regn och snö). Vissa periodertenderar Sundqvists kondensationsschema att överproducera nederbörden medan under andraperioder är det Rasch/Kristjánssons schema, som överproducerar jämfört mednederbördsobservationer. Jämförelser mellan Sundqvists schema och Sundqvists schema medTiw visar att den senare producerar mer ackumulerad snömängd med de största skillnaderna iområden som avviker mest från mättnad (100 %). Där finner vi också större differensermellan den vanliga temperaturen och Tiw. Skillnaden blir större när vi ökar den totala tiden förackumulerad snömängd men dessa värden blir då också svårare att verifiera med snöanalyserfrån MESAN. Detta då snöanalyserna bygger på skillnader mellan aktuell och föregåendeobserverade snödjup. Detta behöver ej alls vara lika med den verkliga mängden nysnö somfallit, speciellt under mätperioder då det är plusgrader. Avvikelser från snöanalyserna kannoteras i både Sundqvists schema och Sundqvists schema med Tiw. I vissa regioner är docksnöprognosen från den senare något bättre. Det fysikaliskt korrekta värdet av Tiw = 0ºC somsmältgräns mellan regn och snö istället för den vanliga temperaturen, utgör grunden förintressanta framtida studier beträffande nederbörd och nederbördstyp.

Place, publisher, year, edition, pages
2003.
Series
Examensarbete vid Institutionen för geovetenskaper, ISSN 1650-6553 ; 48
Keyword [en]
condensation scheme, HIRLAM, MESAN, rain formation, snow formation
National Category
Meteorology and Atmospheric Sciences
Identifiers
URN: urn:nbn:se:uu:diva-302913OAI: oai:DiVA.org:uu-302913DiVA: diva2:968860
Subject / course
Meteorology
Available from: 2016-12-01 Created: 2016-09-13 Last updated: 2016-12-01Bibliographically approved

Open Access in DiVA

fulltext(3207 kB)3 downloads
File information
File name FULLTEXT01.pdfFile size 3207 kBChecksum SHA-512
aec4fcb9cbd978a92b30fcbaed45ff3d2d3d245bdd3b447130ac8625602dea022cb4854101b3d1ee76c98ec23f76456d8119935e3cbbf1ae5b92147f75c8415e
Type fulltextMimetype application/pdf

By organisation
LUVAL
Meteorology and Atmospheric Sciences

Search outside of DiVA

GoogleGoogle Scholar
Total: 3 downloads
The number of downloads is the sum of all downloads of full texts. It may include eg previous versions that are now no longer available

ReferencesLink to record
Permanent link

Direct link