상승된 응축 수준

온도, 이슬점 및 수직 프로파일과 관련된 LCL의 개략도. LCL 위의 습한 단열 온도 곡선도 참조용으로 스케치한다.

리프팅된 응축 수준 또는 리프팅 응축 수준(LCL)은 공식적으로 건조한 부엽 리프팅에 의해 냉각되었을 때 공기 구획의 상대 습도(RH)가 액체 물에 관하여 100%에 도달하는 높이로 정의된다. 공기의 RH는 공기의 수증기 양(즉, 특정 습도)은 일정하게 유지되는 반면 포화 증기 압력은 온도가 감소함에 따라 거의 기하급수적으로 감소하기 때문에 냉각될 때 증가한다. 만약 공기 소포가 LCL을 넘어 더 멀리 들어올려진다면, 공기 소포의 수증기가 응축을 시작하여 구름 방울을 형성하게 될 것이다. (실제 대기에서는 응결이 발생하기 전에 공기가 보통 약 0.5%만큼 약간 과포화되어야 한다. 이는 LCL 위 10m 정도의 추가 상승으로 해석된다.) LCL은 공기를 표면에서 구름기지로 기계적으로 들어올리는 날(예: 공기질 수렴으로 인해)에 관측되는 구름기반의 높이에 대한 좋은 근사치다.

LCL 결정

LCL은 스큐-T 로그-P 다이어그램 또는 테피그램과 같은 표준 열역학 다이어그램을 사용하여 그래픽으로 계산하거나 결정할 수 있다. 거의 모든 공식은 LCL과 이슬점 사이의 관계를 이용한다. 이 관계는 공기 소포의 RH가 100%에 도달할 때까지 공기 소포를 냉방해야 하는 온도다. LCL과 이슬점은 유사하며, 한 가지 중요한 차이점은 LCL을 찾으려면 LCL을 들어올리는 동안 공기 소포의 압력이 감소하여 팽창하게 되고, 이는 다시 냉각된다는 것이다. 이슬점을 결정하기 위해서는 반대로 압력이 일정하게 유지되며, 공기 소포는 더 차가운 몸체와 접촉함으로써 냉각된다(이것은 차가운 음료가 가득 찬 유리 바깥에서 보이는 응결과 같다). LCL 이하에서는 이슬점 온도가 실제("건식 전구") 온도보다 낮다. 공기 소포가 들어올려질수록 압력과 온도가 낮아진다. 그것의 이슬점 온도 또한 압력이 감소할 때 감소하지만 온도가 감소하는 만큼 빠르게 감소하지는 않기 때문에, 만약 압력이 충분히 감소한다면, 결국 공기 소포의 온도는 그 압력에서 이슬점 온도와 같아질 것이다. 이 점은 LCL이다. 이 점은 도표에 그래픽으로 묘사되어 있다.

이 배경을 사용하여 LCL은 다음과 같은 표준 열역학 다이어그램에서 확인할 수 있다.

초기 온도(T) 및 공기 소포의 압력에서 시작하여 건조한 부극성 착실률 라인을 따라 위로 이동하십시오(공기 소포의 RH가 100% 미만인 경우, 그렇지 않으면 이미 LCL 이상임).
시작 압력에서 소포의 초기 이슬점 온도(Td)로부터 일정한 평형 혼합비(또는 "숙성 혼합비")를 위쪽으로 따라라.
이 두 선의 교차점은 LCL이다.

LCL에 대한 정확한 표현식

최근까지 LCL에 대한 정확하고 분석적인 공식은 없다고 생각되었다. 인 등은 2015년 일정한 기화잠열을 가정해 램버트-W 함수를 이용한 LCL 높이 해석 표현을 개발했다.^[1] 이와는 별도로, 2017년에 David Romps는 일정한 열 용량만 가정하는 LCL과 유사 리프팅 증착 레벨(LDL)에 대한 명시적이고 분석적인 표현을 도출했다.^[2]

{\reasonedat}{1}}T_{\text{LCL}&\;\=\c\왼쪽[W_{-1}\왼쪽({\text{{\text})RH}_{l}^{1/a}\,c\,e^{c}\right)\right]^{-1}T\\p_{\text}LCL}&\;\=\p\왼쪽({\frac {T_{\text{\text})LCL}}{T}\오른쪽)^{c_{pm}/R_{m}}\\z_{\text{LCL}}&\\;\=\;z+{\frac {c_{pm}}}{g}}\왼쪽(T-T_{\text}{\text}}LCL}\오른쪽)\a&\;\={\frac {c_{pm}}{R_{m}}+{\frac {c_{vl}-c_{pv}}}{R_{v}}\b&\;;\=\-{0v}-(c_{v}-c_{v}-l})T_{\text{trip}}{R_{v}T}\\c&\;\=\;b/a\\\end{ignatedat}}}

$z$ 서 $T$ ${\displaystyle$ $T$ $T$ $p$ ${\displaystyle$ p $p$ z $z$ 및 ${\text{RH}}_{l}$ ${\text{RH}}_{l}$ ${\$ $RH}_{l}}$ 은(는) 액체수에 관한 소포의 초기 온도, 압력, 높이, 상대습도 등을 말하며 ${\text{RH}}_{l}$ , $T_{\text{LCL}}$ ${\$ T_{\ $text{$ $LCL$ p $p_{\text{LCL}}$ ${\$ $LCL}}$ 및 $z_{\text{LCL}}$ $z_{\text{LCL}}$ ${\$ z_ ${\text{$ $LCL}}$ 은 $z_{\text{LCL}}$ (는) 해당 LCL에서 소포의 온도, 압력 및 높이다. $W_{-1}$ - $W_{-1}$ ${\$ 함수는 램버트 W 함수의 $-1$ - $-1$ $-1$ 지점이다 $W_{-1}$ $-1$ . The best fit to empirical measurements of saturation vapor pressure is given by $R_{a}=287.04{\text{ J/kg/K}}$ , $c_{va}=719{\text{ J/kg/K}}$ , $c_{vv}=1418{\text{ J/kg/K}}$ , $p_{\text{trip}}=611.65{\text{ Pa}}$ $p_{\text{trip}}=611.65{\text{ Pa}}$ , $T_{\text{trip}}=273.16$ ${\text{K}}$ , $E_{0v}=2.3740\times 10^{6}{\text{ J/kg}}$ , $R_{v}=461{\text{ J/kg/K}}$ , and $c_{vl}=4119{\text{ J/kg/K}}$ $c_{vl}=4119{\text{ J/kg/K}}$ . Defining $q_{v}$ to be the mass fraction of water vapor in the air parcel, the parcel's specific gas constant and the specific heat capacity at constant volume are $R_{m$ $=(1-q_{v})$ $R_{a}+q_{v}R_{v}}}$ 과 $R_{m}=(1-q_{v})R_{a}+q_{v}R_{v}$ ( $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ ) $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ = $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ ( $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ - $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ v $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ ) $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ + $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ $c_{pm}=(1-q_{v})c_{pa}+q_{v}c_{pv}$ ${\$ c_{ $pv$ R, Python, Matlab 및 Fortran 90의 이러한 LCL 값을 계산하는 컴퓨터 프로그램을 다운로드할 수 있다.

리프팅 증착 레벨(LDL)을 얼음과 관련하여 공기 구획이 포화 상태가 되는 높이로 정의하면 LDL에 대한 유사한 표현은 다음과 같다.

{\reasonedat}{1}}T_{\text{LDL}}&\;\=\;c\좌측[W_{-1}\좌측({\text{{\c\좌측)RH}_{s}^{1/a}\,c\,e^{c}\right)\right]^{-1}T\\p_{\text}LDL}}&\\;\=\p\왼쪽({\frac {T_{\text{\text})LDL}}{T}\오른쪽)^{c_{pm}/R_{m}}\\z_{\text{LDL}}&\\;\=\;z+{\frac {c_{pm}}}{g}}\왼쪽(T-T_{\text}{\text}}LDL}\오른쪽)\\a&\;\;=\;{\frac {c_{pm}}{R_{m}}}+{\frac {c_{vs}-c_{pv}}{R_{v}}}\\b&\;\;=\;-{\frac {E_{0v}+E_{0s}-(c_{vv}-c_{vs})T_{\text{trip}}{R_{v}T}\\c&\;\=\;b/a\\\end{ignatedat}}}

where the best-fit constants are as defined above plus also $E_{0s}=0.3337\times 10^{6}{\text{ J/kg}}$ and $c_{vs}=1861{\text{ J/kg/K}}$ . Here, ${\displaystyle {\text{$ $RH}_{s}}$ 는 고체 물(즉, 얼음)과 관련된 공기 소포의 초기 상대 습도다 ${\text{RH}}_{s}$ .

LCL에 대한 근사 표현식

LCL을 다양한 정확도로 근사하게 하는 여러 가지 방법들이 있다. 이들 중 가장 잘 알려져 있고 널리 사용되는 것은 에스의 방정식인데, 이 방정식은 제임스 에피가 19세기 초에 이미 공식화한 것이다.^[3] 그의 방정식은 위에서 논의한 LCL과 이슬점 온도 사이의 관계를 이용한다. 지표면 근처의 지구 대기에서 건식 단부 리프팅의 소멸률은 약 9.8K/km이며, 이슬점의 소멸률은 약 1.8K/km(약 1.6-1.9K/km)이다. 이것은 다이어그램에 표시된 곡선의 기울기를 제공한다. 이들이 교차하는 고도는 초기 온도 및 초기 이슬점 $T-T_{d}$ T $T-T_{d}$ - $T-T_{d}$ $T-T_{d}$ ${\$ 스타일 $T-T_{d}$ 의 차이와 $T-T_{d}$ 두 곡선의 기울기 차이 사이의 비율로 계산할 수 있다. 기울기가 두 번의 경과율이기 때문에 이들의 차이는 약 8K/km이다. 이를 뒤집으면 0.125km/K 또는 125m/K가 된다. 이를 인식한 에스피는 LCL을 다음과 같이 근사하게 추정할 수 있다고 지적했다.

h_{LCL}={\frac {T-T_{d}}{\Gamma _{dew}}=125(T-T_{d}}})

여기서 $h$ $h$ 은 $h$ (미터 단위), $T$ $T$ 은 $T$ (또는 켈빈 단위) $T_{d}$ , $T_{d}$ d {\ $displaystyle T_{d}$ 는 이슬점 온도(예 $T_{d}$ : 이 공식은 정상적인 대기 조건에서 LCL 높이의 경우 약 1% 이내로 정확하지만 이슬점 온도를 알아야 한다.

CCL과의 관계

대류 응축 수준(CCL)은 강한 표면 가열로 표면 공기의 부력 리프팅과 그에 따른 행성 경계 층의 혼합을 야기하여 표면 근처의 층이 건조한 단극성 착각을 일으키게 될 때 발생한다. 혼합이 깊어질수록 표면에서 시작되는 공기 소포의 LCL이 혼합 영역의 맨 위에 있는 지점이 된다. 이러한 현상이 발생하면 표면의 태양열 가열로 인해 구름이 잘 혼합된 경계 층 위로 형성되며, 이 현상이 발생하는 수준을 CCL이라고 한다. 경계 레이어가 안정적인 온도 프로파일(즉, 건식 부차적 경과율보다 낮은 소멸률)로 시작되면 CCL이 LCL보다 높아진다. 본질적으로, 실제 클라우드 기반은 LCL과 CCL 사이에 있는 경우가 많다. 만약 뇌우가 형성되면, 그것이 성장하고 성숙함에 따라, 강수로부터 낮은 레벨의 포화도와 낮은 표면압력 같은 과정은 대개 구름기반의 저하를 초래한다.

마지막으로 LCL은 자유대류 수준(LFC)과 관련하여도 고려될 수 있다. LCL과 LFC(LCL-LFC)의 작은 차이는 뇌우의 빠른 형성에 도움이 된다. 그 이유 중 하나는 소포가 자유대류(LFC) 수준에 도달하기 위해 대류 억제층(CIN)을 통과하는 데 걸리는 작업과 시간이 덜 필요하기 때문이며, 그 후에는 깊고 습한 대류가 발생하고 공기 소포가 소리 발생의 양의 영역에서 상승하여 대류 가용 전위 에너지(CAPE)가 도달하기 전까지 누적되기 때문이다. 평형 수준(EL).

참고 항목

참조

^ Yin, Jun; Albertson, John D.; Rigby, James R.; Porporato, Amilcare (2015). "Land and atmospheric controls on initiation and intensity of moist convection: CAPE dynamics and LCL crossings". Water Resources Research. 51 (10): 8476–8493. doi:10.1002/2015WR017286. ISSN 1944-7973.
^ Romps DM (2017). "Exact expression for the lifting condensation level" (PDF). Journal of the Atmospheric Sciences. in press (12): 3891–3900. Bibcode:2017JAtS...74.3891R. doi:10.1175/JAS-D-17-0102.1.
^ Espy JP (1836). "Essays on Meteorology, No. IV: North East Storms, Volcanoes, and Columnar Clouds". Journal of the Franklin Institute. 22 (4): 239–246. doi:10.1016/S0016-0032(36)91215-2.

외부 링크

[1] Yin, Jun; Albertson, John D.; Rigby, James R.; Porporato, Amilcare (2015). "Land and atmospheric controls on initiation and intensity of moist convection: CAPE dynamics and LCL crossings". Water Resources Research. 51 (10): 8476–8493. doi:10.1002/2015WR017286. ISSN 1944-7973.

[2] Romps DM (2017). "Exact expression for the lifting condensation level" (PDF). Journal of the Atmospheric Sciences. in press (12): 3891–3900. Bibcode:2017JAtS...74.3891R. doi:10.1175/JAS-D-17-0102.1.

[3] Espy JP (1836). "Essays on Meteorology, No. IV: North East Storms, Volcanoes, and Columnar Clouds". Journal of the Franklin Institute. 22 (4): 239–246. doi:10.1016/S0016-0032(36)91215-2.

[1]

[2]

[3]

v t 기상 데이터 및 변수
일반	단교 과정 애독 부력 소멸률 번개 표면 일사량 지표기상분석 가시성 보르티시티 바람 윈드 시어
응축	구름 구름 응축 핵(CCN) 안개 대류 응축 수준(CCL) 상승 응축 레벨(LCL) 강수량 수증기
대류	대류 가용 전위 에너지(CAPE) 대류 억제(CIN) 대류 불안정 대류운동량운반 조건부 대칭 불안정 대류 온도(T_c) 평형 수준(EL) 자유대류층(FCL) 나선성 K지수 자유 대류 수준(LFC) 상승지수(LI) 최대 구획 수준(MPL) BRN(Bulk Richardson 번호)
온도	이슬점(T_d) 이슬점우울증 건식 전구 온도 등가온도(T_e) 산불기상지수 헤인즈 지수 열지수 휴미덱스 습도 상대습도(RH) 배합비 전위온도(전위온도) 등가전위온도(θ_e) 해수면 온도(SST) 온도 이상 열역학적 온도 증기압 가상 온도 습구온도 습식 전구 온도 습식 전위 온도 바람의 냉기
압력	대기압 바로클린성 바로트로피시티 압력 그라데기 압력-점진력(PGF)
속도	최대 전위 강도

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