Lesson 3.1Investigating Wind

Weather PatternsLesson Guides

Lesson 3.1

© The Regents of the University of California

1

84

Name: _____________________________________________ Date: ________________________

Weather Patterns—Lesson 3.1—Activity 3

Wind and Air Parcels

Part 1: Make Wind!

• Explore the new mode: Regional Weather 2 in the Weather Patterns Sim.

• Work with a partner to explore this new mode. Try to make wind.

Part 2: Make Two Air Parcels

Use the Weather Patterns Sim to gather evidence that will help you answer the Investigation Question: How can wind affect the cooling of an air parcel?

• Set the sliders for Sunlight to Surface and Surface Water to level 3.

• Set Pressure at Parcel and Pressure around Parcel to create wind that blows toward the parcel.

• Press RUN, and then ANALYZE.

• Complete the first row of the table below.

• Repeat the process to create a parcel with no wind.

• Complete the second row of the table below.

Parcel height Air parcel final temperature

Energy released Amount of rain (cm)

Parcel 1 wind

Parcel 2 no wind

Use your data table to describe how wind can affect the cooling of an air parcel.

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

How does wind affect the amount of rain?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

85

Name: _____________________________________________ Date: ________________________

Weather Patterns—Lesson 3.1—Activity 4

Homework: Reading “Types of Rain”

You have been learning about one type of rain which occurs when warm air parcels rise in the atmosphere and their water vapor condenses into liquid water. This is known as convection rain.

Read the “Types of Rain” article to learn about other types of rain. Annotate the article as you read.

Then, answer the questions below.

What type of rain do you think you normally experience?

___________________________________________________________________________________________

What is orographic rain and how does it happen?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

What is frontal rain?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Active Reading Guidelines

1. Think carefully about what you read. Pay attention to your own understanding.

2. As you read, annotate the text to make a record of your thinking. Highlight challenging words and add notes to record questions and make connections to your own experience.

3. Examine all visual representations carefully. Consider how they go together with the text.

4. After you read, discuss what you have read with others to help you better understand the text.

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved. Permission granted to photocopy for classroom use.

Types of Rain E1

Typ

es o

f Rai

n

© 2

018

Th

e R

egen

ts o

f th

e U

niv

ersi

ty o

f Cal

iforn

ia. A

ll ri

ghts

res

erve

d.

Per

mis

sio

n gr

ante

d to

pu

rch

aser

to p

hot

oco

py

for

clas

sro

om

use

. Im

age

Cre

dit

: Sh

utt

erst

ock

.

Types of RainWhat causes rain? Some rain forms when warm air parcels rise high into the troposphere and water vapor in the air condenses into liquid. However, that’s not the whole story—the formation of rain can be more complicated than a single rising air parcel. One type of rain, called orographic rain, can form when air parcels run into certain landforms on Earth’s surface. Another type of rain, called frontal rain, can form when air parcels of different temperatures collide.

Orographic RainHilo, Hawaii, is one of the wettest places on Earth, receiving more than 100 inches of rain each year. However, just a few miles away from Hilo, on the same island, is a desert landscape that only gets about one tenth as much precipitation as Hilo does! How is this possible? The answer has to do with a kind of rain called orographic rain. Hilo is located on

Hilo, Hawaii, is one of the rainiest places on Earth, thanks to something called orographic rain.

When air parcels are forced upward by landforms such as mountains, they produce orographic rain on one side of the mountains. A dry area called a rain shadow forms on the other side.

the eastern side of Hawaii, between the ocean and high mountain peaks. These landforms are an important factor in Hilo’s weather. The wind almost always blows toward Hilo from the ocean, moving warm, humid air parcels in Hilo’s direction. As air parcels hit the island, they are forced upward by the mountains. The air parcels lose energy as they rise, and water

Typ

es o

f Rai

n

© 2

018

Th

e R

egen

ts o

f th

e U

niv

ersi

ty o

f Cal

iforn

ia. A

ll ri

ghts

res

erve

d.

Per

mis

sio

n gr

ante

d to

pu

rch

aser

to p

hot

oco

py

for

clas

sro

om

use

.

E2 Types of Rain

vapor in the parcels condenses into liquid water, producing clouds and frequent rain. This type of rain is called orographic rain.

Hawaii’s mountains are also a factor in the weather on the other side of the island, where there is a desert landscape. Because the clouds produce so much rain on the Hilo side of the mountains, there is very little water left in the air once it reaches the other side. The mountains block rain from reaching the other side. This is called a rain shadow, and it means there can be a desert just a few miles across the mountains from one of the wettest places on Earth.

Frontal RainWind is another factor that can contribute to rainfall. Winds can blow in all directions, moving air parcels around. Sometimes air

parcels moving in different directions run into each other. A place where two air parcels meet is called a front, and fronts are places where dramatic weather tends to happen. Rain formed at fronts is called frontal rain.

Why does so much wet weather happen at fronts? Frontal rain can form when a cold air parcel and a warm air parcel meet. The air in cold air parcels is denser and heavier than the air in warm air parcels. When the parcels meet, the dense air of the cold front moves underneath the less dense air of the warm front, pushing the warm air up into the troposphere. From there, the story of frontal rain is just like other types of rain formation: the warm air cools as it rises, causing water vapor to condense and form droplets of liquid water. The droplets collide to form larger drops, and when they get heavy enough, they fall as rain.

The place where two air parcels meet is called a front. Frontal rain forms when a mass of cold, heavy air moves under a mass of warm, light air and forces the warm air parcel upward.

84

Nombre: _____________________________________________ Fecha: _______________________

Patrones de condiciones atmosféricas—Lección 3.1—Actividad 3

Viento y parcelas de aire

Parte 1: ¡Hacer viento!

• Explora el nuevo modo: “Regional Weather 2” (Condiciones Atmosféricas Regionales 2) en la Simulación Patrones de condiciones atmosféricas.

• Trabaja con un/a compañero/a para explorar este nuevo modo. Intenta hacer viento.

Parte 2: hacer dos parcelas de aire

Utiliza la Simulación Patrones de condiciones atmosféricas para reunir evidencia que te ayude a responder la Pregunta de Investigación: ¿Cómo puede el viento afectar el enfriamiento de una parcela de aire?

• Fija los controles deslizantes para “Sunlight to Surface” (Luz solar a superficie) y “Surface Water” (Agua superficial) al nivel 3.

• Fija “Pressure at Parcel” (Presión en la parcela) y “Pressure Around Parcel” (Presión alrededor de la parcela) para crear viento que sople hacia la parcela.

• Oprime “RUN” (Ejecutar) y luego “ANALYZE” (Analizar).

• Completa la primera fila de la siguiente tabla.

• Repite el proceso para crear una parcela sin viento.

• Completa la segunda fila de la siguiente tabla.

Altura de la parcela

Temperatura final de la parcela de aire

Energía liberada Cantidad de lluvia (cm)

Parcela 1 viento

Parcela 2 sin viento

Usa la tabla de datos para describir cómo el viento puede afectar el enfriamiento de una parcela de aire.

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

¿Cómo afecta el viento la cantidad de lluvia?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved.

85

Nombre: _____________________________________________ Fecha: _______________________

Patrones de condiciones atmosféricas—Lección 3.1—Actividad 4

Tarea: leer “Tipos de lluvia”

Has estado aprendiendo sobre un tipo de lluvia, el cual ocurre cuando parcelas de aire cálidas suben en la atmósfera y su vapor de agua se condensa y se hace agua líquida. Esto se conoce como lluvia de convección.

Lee el artículo “Tipos de lluvia” para aprender sobre otros tipos de lluvia. Añade apuntes al artículo mientras lees.

Luego, contesta las siguientes preguntas.

¿Qué tipo de lluvia piensas tú que experimentas normalmente?

___________________________________________________________________________________________

¿Qué es lluvia orográfica y cómo sucede?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

¿Qué es lluvia frontal?

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

___________________________________________________________________________________________

Pautas de la Lectura Activa

1. Piensa cuidadosamente sobre lo que lees. Presta atención a tu propia comprensión.

2. Mientras lees, añade apuntes al texto para tener un registro de tus ideas. Destaca las palabras difíciles, y agrega notas para apuntar tus preguntas y hacer conexiones con tu propia experiencia.

3. Examina cuidadosamente todas las representaciones visuales. Considera cómo se relacionan con el texto.

4. Después de leer, discute lo que leíste con otros/as estudiantes para ayudarte a comprender mejor el texto.

© 2018 The Regents of the University of California. All rights reserved.

Tipos de lluvia D1

Tipos de lluvia¿Qué causa la lluvia? Se forma lluvia cuando parcelas de aire cálidas se elevan a lo alto de la troposfera y el vapor de agua en el aire se condensa volviéndose líquido. Sin embargo, esa no es la historia completa. La formación de lluvia puede ser más complicada que una parcela de aire individual elevándose. Un tipo de lluvia, llamada lluvia orográfica, puede formarse cuando las parcelas de aire chocan con ciertos accidentes geográficos en la superficie de la Tierra. Otro tipo de lluvia, llamada lluvia frontal, puede formarse cuando parcelas de aire de diferentes temperaturas colisionan.

Lluvia orográficaHilo, Hawái, es uno de los lugares más húmedos de la Tierra, con más de 100 pulgadas de lluvia al año. No obstante, solo a unas pocas millas de distancia de Hilo, en la misma isla, ¡existe un

paisaje desértico que solo recibe alrededor de un décimo de la cantidad de precipitaciones que recibe Hilo! ¿Cómo puede ser? La respuesta está relacionada a un tipo de lluvia llamada lluvia orográfica. Hilo está ubicado al lado este de Hawái, entre el océano y altos picos de montañas. Estos accidentes geográficos son un factor importante en las condiciones atmosféricas de Hilo. El viento casi siempre sopla del océano hacia Hilo, moviendo parcelas de aire cálidas y húmedas en la dirección de

Hawái, es uno de los lugares más lluviosos de la Tierra, gracias a un fenómeno llamado la lluvia orográfica.

Cuando las parcelas de aire son forzadas hacia arriba por accidentes geográficos como montañas, producen lluvia orográfica en un lado de las montañas. Al otro lado se forma un área seca llamada una sombra de lluvia.

Cómo se forma una sombra de lluvia

Aire cálido y húmedo

Aire que se eleva se enfría y condensa

Sombra de lluvia

Aire seco avanza

Vientos dominantes

¡Des

astr

e en

Cal

iforn

ia!

© 2

018

Th

e R

egen

ts o

f th

e U

niv

ersi

ty o

f Cal

iforn

ia. A

ll ri

ghts

res

erve

d.

Im

age

Cre

dit

: Wik

imed

ia/P

ub

lic D

om

ain

.

Tip

os d

e llu

via

©

20

18 T

he

Reg

ents

of t

he

Un

iver

sity

of C

alif

orn

ia. A

ll ri

ghts

res

erve

d.

Im

age

Cre

dit

: Sh

utt

erst

ock

.

D2 Tipos de lluvia

Hilo. Cuando las parcelas de aire chocan con la isla, son forzadas hacia arriba por las montañas. Las parcelas de aire pierden energía al elevarse y el vapor de agua en las parcelas se condensa volviéndose agua líquida, lo cual produce nubes y lluvia frecuente. Este tipo de lluvia se llama lluvia orográfica.

Las montañas de Hawái también son un factor en las condiciones atmosféricas al otro lado de la isla, donde hay un paisaje desértico. Ya que las nubes producen tanta lluvia en el lado de las montañas donde está ubicado Hilo, queda muy poca agua en el aire cuando llega al otro lado. Las montañas bloquean la lluvia, impidiendo que llegue al otro lado. Esto se llama sombra de lluvia y significa que puede haber un desierto del otro lado de las montañas solo a unas pocas millas de distancia de uno de los lugares más húmedos de la Tierra.

Lluvia frontalEl viento es otro factor que puede contribuir a la caída de lluvia. Los vientos pueden soplar en todas direcciones, moviendo parcelas de aire de

un lado a otro. A veces las parcelas de aire que se mueven de un lado a otro se encuentran. Un lugar donde se encuentran dos parcelas de aire se llama frente, y los frentes son lugares donde tienden a haber condiciones atmosféricas dramáticas. La lluvia formada en los frentes se llama lluvia frontal.

¿Por qué ocurren tantas condiciones atmosféricas húmedas en los frentes? La lluvia frontal puede formarse cuando una parcela de aire fría y una parcela de aire cálida se encuentran. El aire en las parcelas de aire frías es más denso y pesado que el aire en las parcelas de aire cálidas. Cuando las parcelas se encuentran, el aire denso del frente frío se posiciona debajo del aire menos denso del frente cálido, empujando el aire cálido hacia lo alto en la troposfera. Desde ahí, la historia de la lluvia frontal es igual a los otros tipos de formación de lluvia: El aire cálido se enfría al elevarse, causando que el vapor de agua se condense y forme gotitas de agua líquida. Las gotitas colisionan para formar gotas más grandes y, cuando llegan a estar lo suficientemente pesadas, caen como lluvia.

Aire cálido y más liviano

Aire cálido forzado a elevarse

Nube

Frente

Aire frío y pesado

El lugar donde dos parcelas de aire se encuentran se llama un frente. La lluvia frontal se forma cuando una masa de aire frío y pesado se posiciona debajo de una masa de aire cálido y liviano y empuja la parcela de aire cálida hacia arriba.

Tip

os d

e llu

via

©

20

18 T

he

Reg

ents

of t

he

Un

iver

sity

of C

alif

orn

ia. A

ll ri

ghts

res

erve

d.

Có

mo

pre

dec

imo

s la

s co

nd

icio

nes

atm

osf

éric

as

© 2

018

Th

e R

egen

ts o

f th

e U

niv

ersi

ty o

f Cal

iforn

ia. A

ll ri

ghts

res

erve

d.

Im

age

Cre

dit

: Ch

et W

aggo

ner

/NO

AA

.