Thermodynamics of cumulus clouds

Se investigan diagramas de mezcla para explorar si la mezcla de aire no diluida de las nubes cúmulo (adiabática) con aire no nuboso del entorno puede llevar a una inversión de la flotabilidad, es decir masas de aire mezcladas que son saturadas y con flotabilidad negativa con respecto al aire circundante seco. Se demuestra que la inversión de flotabilidad tiene lugar para cualquier altura en la que hay mezcla. También se demuestra que la diferenca de temperatura potencial virtual entre la masa de aire mezclada y el aire circundante tiene un valor negativo máximo en la cima de la nube. Se discute el papel de la estructura media en la flotabilidad de las masas de aire mezcladas. Se muestra que la expresión analítica que describe la forma de los diagramas de mezcla es idéntica al criterio de inestabilidad por entrainment en la cima de la nube, originalmente obtenido para una capa nubosa de estratocúmulos limitada por una inversión.Mixing diagrams are investigated to explore whether mixing of undiluted (adiabatic) cumulus cloud air with clear air from its environment can lead to buoyancy reversal, i.e. mixed parcels that are saturated and negatively buoyant with respect to the dry environment. It is demonstrated that buoyancy reversal will always occur at any mixing height. It is also shown that the virtual potential temperature difference between a mixed parcel and the environment is most negative at the top of the cloud. The role of the mean state structure on the buoyancy of mixed parcels is discussed. The analytic expression describing the form of the mixing diagram is shown to be identical to the cloud-top entrainment instability criterion originally derived for a stratocumulus cloud layer capped by an inversion