Lesson 2.3Simulating a Large Storm

Weather PatternsLesson Guides

Lesson 2.3

© The Regents of the University of California

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Weather Patterns—Lesson 2.3—Activity 2

Rereading “Disaster in California!”

Reread the section “What Caused the Great Flood of 1862?” in the article “Disaster in California!” and answer the questions below. As you read you may want to highlight or annotate parts of the text that help you to answer the questions.

Why did the warm temperatures lead to more rainfall?

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What happens when an air parcel rises higher in the troposphere?

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When does the air parcel stop losing energy?

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Weather Patterns—Lesson 2.3—Activity 3

Simulating Rainstorms

Make three weather events: cloud with severe rain, cloud with moderate rain, and cloud with very severe rain.

Launch the Weather Patterns Simulation.

1. Follow along with your teacher to set up the Sim for the first weather event: cloud with severe rain.

2. For the second weather event, return to Build. Leave the surface water level at 5.

3. Refer to the first weather event and decide how to change the amount of sunlight to make a cloud with moderate rain.

4. Run the Simulation.

5. Go to Analyze and check if you have the desired Rainfall Level. If you do, fill out the information in the data table. If you do not, go back to Build and change the conditions.

6. Repeat steps 2–5 for a cloud with very severe rain.

Weather event

Temperature of troposphere where the parcel stops

Parcel height

Starting air parcel temperature

Final air parcel temperature

Air parcel temperature difference

Energy transferred out

Test 1: Cloud with severe rain (Rainfall Level 3)

Test 2: Cloud with moderate rain (Rainfall Level 2)

Test 3: Cloud with very severe rain (Rainfall Level 4)

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Weather Patterns—Lesson 2.3—Activity 3

Simulating Rainstorms (continued)

What causes the parcel to stop rising?

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In which test did the air parcel rise the highest? Is there a pattern in the relationship between starting air temperature and parcel height?

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What pattern is there in the relationship between parcel height and rainfall level? Why?

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Disaster in California! D1

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Disaster in California!In 1862, a natural disaster in California caused thousands of deaths and destroyed the state’s economy. This disaster wasn’t an earthquake or a fire—it was an enormous flood that hit huge sections of the state. The Great Flood of 1862 was caused by a series of storms that brought more than double the normal amount of rain to California in a very short period of time.

Scientists and historians call the Great Flood of 1862 a “megaflood” because of the devastation it caused. Before the flood, there was an extensive period of time with little rain, and California farmers were struggling because there wasn’t enough rain to water their crops. However, they probably weren’t expecting what came next! During December 1861 and January 1862, so

This photograph, taken during the Great Flood of 1862, shows people rowing boats in the flooded streets of Sacramento. Sacramento is the capital of California.

much rain fell that many of the dry, flat farms in the center of California were completely covered in water—the whole valley looked like a large inland sea. Rivers and streams all over the state swelled up and over their banks, causing dangerous water flow that destroyed homes and killed animals and people in its path.

Using sources such as newspaper reports, data collected by scientists, and diaries and letters from people living in California at the time, people have reconstructed the kinds of damage done in this two-month period. Because of the massive rainfall and flooding, entire towns were destroyed. In some places, the water from the flood was 30 feet deep, covering the telephone poles that had just been put in place. Farmers and ranchers all across the state reported that they lost their homes, barns, farm equipment, and most of their animals. The devastation was so great and affected so many people that the state of California went bankrupt trying to support the people who were affected by the flood.

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D2 Disaster in California!

The darker brown areas of this map show the parts of California that were underwater during the Great Flood of 1862.

What Caused the Great Flood of 1862?

The Great Flood of 1862 was caused by a series of powerful storms that began over the Pacific Ocean. These storms were so strong because local temperatures were higher than normal—the winter of 1862 was unusually warm in California. Out in the ocean, both the ocean surface water and the air above it were also warmer than usual. The higher temperatures caused more ocean water to evaporate into the air. These warm air parcels full of water vapor rose high into the troposphere above California. In fact, because they were warmer than usual, they rose higher in the troposphere than the cooler air parcels that cause normal rain storms. As they traveled up through the colder parts of the troposphere, energy transferred from the parcels to the surrounding air, lowering the temperature of the air in the parcels. The parcels cooled until they had the same temperature as the surrounding air, causing the water vapor inside to condense into liquid water. The higher they rose, the more energy the parcels lost and the more water vapor condensed. The clouds that formed from these air parcels were full of liquid water that would soon fall as rain.

The same pattern of high temperatures leading to more water vapor in the air continued through the winter, causing multiple storms and record rainfall in many parts of California. Los Angeles received over 167 centimeters (66 inches) of rain in just two months—four times the amount of rain that normally falls there each winter. Rivers and streams were already full of water, so there was no place for the extra water from the rainfall to go. The water stayed above ground for weeks and caused flooding all across the state.

Could the conditions that caused the Great Flood of 1862 happen today? Meteorologists say that the perfect conditions for these kinds of storms—surface air temperatures that stay warm for several months and a constant source of water for evaporation—happen once every 100–200 years, so it’s possible that California will see this kind of rainfall again. However, we now have a better understanding of the pattern that leads to these storm clusters and can predict when and where they might happen. We can’t avoid storms, but we can figure out when they might happen and help people prepare when they do occur.

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Patrones de condiciones atmosféricas—Lección 2.3—Actividad 2

Volver a leer “¡Desastre en California!”

Vuelve a leer la sección “¿Qué causó la Gran Inundación de 1862?” en el artículo “¡Desastre en California!” y contesta las siguientes preguntas. Al leer, tal vez quieras destacar o añadir apuntes a partes del texto para ayudarte a contestar las preguntas.

¿Por qué las temperaturas cálidas llevaron a más lluvia?

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¿Qué sucede cuando una parcela de aire sube más alto en la troposfera?

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¿Cuándo deja de perder energía la parcela de aire?

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Patrones de condiciones atmosféricas—Lección 2.3—Actividad 3

Simular tormentas de lluvia

Haz tres eventos meteorológicos: nube con lluvia severa, nube con lluvia moderada y nube con lluvia muy severa.

Inicia la Simulación Patrones de condiciones atmosféricas.

1. Sigue a tu maestro/a y prepara la Simulación para el primer evento meteorológico: nube con lluvia severa.

2. Para el segundo evento meteorológico, regresa a “Build” (Construir). Deja el nivel de agua superficial en 5.

3. Haz referencia al primer evento meteorológico y decide cómo cambiar la cantidad de luz solar para hacer una nube con lluvia moderada.

4. Corre la Simulación.

5. Dirígete a “Analyze” (Analizar) y chequea para ver si tienes el nivel deseado de cantidad de lluvia. Si es así, llena la información en la tabla de datos. Si no, regresa a “Build” (Construir) y cambia las condiciones.

6. Repite los pasos 2 a 5 para hacer una nube con lluvia muy severa.

Evento meteorológico

Temperatura de la troposfera donde se detiene la parcela

Altura de la parcela

Temperatura inicial de la parcela de aire

Temperatura final de la parcela de aire

Diferencia en temperatura de la parcela de aire

Energía transferida hacia fuera

Prueba 1: nube con lluvia severa (nivel 3 de cantidad de lluvia)

Prueba 2: nube con lluvia moderada (nivel 2 de cantidad de lluvia)

Prueba 3: nube con lluvia muy severa (nivel 4 de cantidad de lluvia)

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Patrones de condiciones atmosféricas—Lección 2.3—Actividad 3

Simular tormentas de lluvia (continuación)

¿Qué causa que la parcela deje de subir?

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¿En cuál prueba subió más alto la parcela de aire? Existe un patrón en la relación entre temperatura inicial del aire y altura de la parcela?

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¿Qué patrón existe en la relación entre altura de la parcela y cantidad de lluvia? ¿Por qué?

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¡Desastre en California! C1

¡Desastre en California!En 1862, un desastre natural en California causó miles de muertes y destruyó la economía del estado. Este desastre no fue un terremoto o un incendio, sino una enorme inundación que arrasó con vastas secciones del estado. La Gran Inundación de 1862 fue causada por una serie de tormentas que trajeron más del doble de la cantidad normal de lluvia a California dentro de un periodo de tiempo muy corto.

Los/as científicos/as e historiadores/as llaman la Gran Inundación de 1862 una “megainundación” debido a la devastación que causó. Antes de la inundación, hubo un largo periodo con poca lluvia y los/as granjeros/as en California estaban pasando apuros porque no había suficiente lluvia para regar sus sembríos. Sin embargo,

¡probablemente no se esperaron lo que venía!

Durante diciembre 1861 y enero 1862 cayó tanta lluvia que muchas de las secas y llanas granjas en el centro de California fueron completamente cubiertas por agua. El valle completo parecía un gran mar interior. Los ríos y riachuelos en todas partes del estado crecieron y rebasaron por sobre sus orillas, causando peligrosas corrientes de agua que destruyeron hogares y mataron animales y gente que se encontraban en su camino.

Con el uso de fuentes tales como reportes de periódicos, datos reunidos por científicos/as, y diarios y cartas de personas que vivían en California en aquel tiempo, la gente ha reconstruido los tipos de daño causados en este periodo de dos meses. Debido a la enorme cantidad de lluvia e inundaciones, pueblos completos fueron destruidos. En algunos lugares, el agua de la inundación tenía 30 pies de profundidad, cubriendo postes telefónicos que habían sido recién instalados. Los granjeros y rancheros de todo el estado reportaron que perdieron sus hogares, establos, equipamiento agrícola y casi todos sus animales. La devastación

Esta fotografía, tomada durante la Gran Inundación de 1862, muestra gente remando en botes por las calles inundadas de Sacramento. Sacramento es la capital de California.

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C2 ¡Desastre en California!

CaliforniaInundación

de 1862Áreas inundadas

SanDiego

LosAngeles

SanFrancisco

Las áreas marrón más oscuro de este mapa muestran las partes de California que se encontraban bajo agua durante la Gran Inundación de 1862.

fue tan grande y afectó a tanta gente, que el estado de California se fue a la bancarrota para apoyar a las personas afectadas por la inundación.

¿Qué causó la Gran Inundación de 1862?La Gran Inundación de 1862 fue causada por una serie de poderosas tormentas que se iniciaron sobre el océano Pacífico. Estas tormentas eran tan poderosas porque las temperaturas locales estaban más altas de lo normal. El invierno de 1862 fue extraordinariamente caluroso en California. En el océano, tanto el agua de la superficie del océano como el aire encima estaban también más calientes que de costumbre. Las temperaturas más altas causaron que más agua de océano se evaporara al aire. Estas parcelas de aire cálidas llenas de vapor de agua se elevaron alto en la troposfera sobre California. De hecho, debido a que estaban más calientes de lo normal, se elevaron más alto en la troposfera que las parcelas de aire más frías que causan tormentas de lluvia normales. A medida que las parcelas de aire viajaban por arriba en las partes frías de la troposfera, energía se transfirió desde las parcelas al aire alrededor, haciendo bajar la temperatura del aire en las parcelas. Las parcelas se enfriaban hasta tener la misma temperatura que el aire que las rodeaba, causando que el vapor de agua dentro se condensara volviéndose agua líquida. Mientras más se elevaban, más energía perdían las parcelas y más vapor de agua se condensaba. Las nubes que se formaban de estas parcelas de aire estaban llenas de agua líquida que pronto caería en forma de lluvia.

El mismo patrón de altas temperaturas que causaba más vapor de agua en el aire continuó a través del invierno, resultando en múltiples tormentas y un récord de caída de lluvia en muchas partes de California. Los Ángeles recibió más de 167 centímetros (66 pulgadas) de lluvia en solo dos meses, cuatro veces la cantidad de lluvia que cae ahí normalmente

cada invierno. Los ríos y riachuelos ya estaban llenos de agua, por lo que no había lugar para el agua adicional de la caída de lluvia. El agua se quedó sobre el suelo por semanas y causó inundaciones por todo el estado.

¿Podrían repetirse hoy en día las condiciones que causaron la Gran Inundación de 1862? Los/as meteorólogos/as dicen que las condiciones perfectas para estos tipos de tormentas, temperaturas del aire de la superficie que permanecen calientes por varios meses y una fuente de agua constante para la evaporación, suceden una vez cada 100 a 200 años, así que es posible que California vea este tipo de caída de lluvia otra vez. No obstante, hoy en día, tenemos un mejor entendimiento del patrón que lleva a estos grupos de tormentas y podemos predecir dónde y cuándo podrían suceder. No podemos evitar las tormentas, pero podemos detectar cuándo podrían suceder y ayudar a que la gente se prepare cuando ocurran. ¡D

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