background image

Notes on Quasi-Geostrophic Processes for Short Waves (Ideal Case)

 

Geopotential tendency and omega equations 

rising 

Φ

 produced by: anticyclonic 

ζ

 advection 

 warm advection decreasing with height 
sinking 

Φ

 produced by: cyclonic 

ζ

 advection 

 cold advection decreasing with height 
upward motion produced by: cyclonic 

ζ

 advection increasing with height 

 warm advection 
downward motion produced by: anticyclonic 

ζ

 advection increasing with height 

 cold advection 

 

Typical atmospheric conditions: 

• 

Temperature advection is strongest in the lower-troposphere and near-zero in the 

midtroposphere. 

• 

Relative vorticity advection is strongest in the midtroposphere and near-zero in 

the lower troposphere. 

 

Typical growing extratropical cyclone: 

• 

The 500 mb trough is west of the surface low  

• 

Cold advection (b) under the trough (B) amplifies the trough 

• 

Warm advection (d) under the ridge (D) amplifies the ridge 

• 

Convergence (A) over the surface high (a) amplifies the surface high 

• 

Divergence (C) over the surface low (c) amplifies the surface low 

 

Typical decaying extratropical cyclone: 

• 

The 500 mb trough is east of the surface low  

• 

Cold advection (b) under the ridge (D) reduces the trough 

• 

Warm advection (d) under the trough (B) reduces the ridge 

• 

Convergence (A) over the surface low (c) reduces the surface low 

• 

Divergence (C) over the surface high (a) reduces the surface high 

 
 
 
 

background image

Physical processes associated with a 500 mb short wave 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

West of upper-level trough (A) 

• 

Anticyclonic vorticity advection causes increasing anticyclonicity 

• 

Increasing anticyclonicity causes unbalanced inward Coriolis force (convergence) 

• 

Midtropospheric convergence increases atmospheric column mass and hence 

raises surface pressure 

• 

Midtropospheric convergence with small surface change causes downward 

motion in the lower troposphere 

• 

Downward motion adiabatically warms lower troposphere and causes 500 mb 

geopotential to rise 

• 

Rising 500 mb geopotential causes ridge to propagate eastward 

 

At upper-level trough axis (B) 

• 

No vorticity advection 

 

East of upper-level trough (C) 

• 

Cyclonic vorticity advection causes increasing cyclonicity 

• 

Increasing cyclonicity causes unbalanced outward Coriolis force (divergence) 

• 

Midtropospheric divergence decreases atmospheric column mass and hence 

lowers surface pressure 

• 

Midtropospheric divergence with small surface change causes upward motion in 

the lower troposphere 

• 

Upward motion adiabatically cools lower troposphere and causes 500 mb 

geopotential to sink 

• 

Sinking 500 mb geopotential causes trough to propagate eastward 

 

At upper-level ridge axis (C) 

• 

No vorticity advection 

 

 

 

 

TROUGH 

RIDGE 

background image

Physical processes associated with surface low and high centers 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

At surface high center (a) 

• 

No temperature advection 

 

West of surface low center (b) 

• 

Cold advection in lower troposphere causes 500 mb geopotential to sink 

• 

Sinking 500 mb geopotential causes unbalanced inward pressure gradient force 

(convergence) 

• 

Midtropospheric convergence with small surface change causes downward 

motion in the lower troposphere 

• 

Midtropospheric convergence increases atmospheric column mass and hence 

raises surface pressure 

• 

Increasing surface pressure causes surface high to propagate eastward 

 

At surface low center (c) 

• 

No temperature advection 

 

East of surface low center (d) 

• 

Warm advection in lower troposphere causes 500 mb geopotential to rise 

• 

Rising 500 mb geopotential causes unbalanced outward pressure gradient force 

(divergence) 

• 

Midtropospheric divergence with small surface change causes upward motion in 

the lower troposphere 

• 

Midtropospheric divergence decreases atmospheric column mass and hence 

lowers surface pressure 

• 

Decreasing surface pressure causes surface low to propagate eastward