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I ; " : I ; I 1 I 5 " I " E l i “ I L m a i l . 1 " i w m . M I I W ? « I J fi w 0 m y " $ 3 3 3 ? w . 3 % c h . { a i A " I t I v n h w fi ' : “ , ' I 7 1 “ . : 1 ‘ i I ‘ I h ‘ : € 5 1 2 “ ; a n M I L } ? " f 1 r ) ; 1 " " . ] : L I ‘ I z - I a ‘ , w t U s : u s ‘ m ’ fi a I I t ’ I ' I g ‘ I I " ! " 1 . . m e s s IllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllllIllllllllllll U r 3 1 2 9 3 0 1 5 8 1 2 7 8 1 a T h i s i s t o c e r t i f y t h a t t h e d i s s e r t a t i o n e n t i t l e d T H E C O N F I G U R A T I O N A N D E V O L U T I O N O F A I R S T R E A M S I N C O L D S E A S O N C O L O R A D O C Y C L O N E S p r e s e n t e d b y G r e g o r y D a v i d B i e r l y h a s b e e n a c c e p t e d t o w a r d s f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r P h - D - d e g r e e i n G e o g r a p h y . - — D a t e fl a w / Z / M S U i s a n A f fi r m a t i w A c t i o n / E q u a l O p p o r t u n i t y I n s t i t u t i o n 0 - 1 2 7 7 1 L I B R A P T L o A D C A V A E O I I N D R F E I T E T N D U E R S U N r E B t O u m X o o t n o o D n r t o r r A o b m o T a t o E R h d D Y o u t i a s t c e h d e u c o k . U E f D r o A m y o u r n o o r d T E D U . E M S U l o A n A f f i r m a t i v e A o t i o n l E q u o l O p p o r t u n i t y I n W i t i a o n i t W 1 M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y T H E C O N F I G U R A T I O N A N D E V O L U T I O N O F A I R S T R E A M S I N C O L D S E A S O N C O L O R A D O C Y C L O N E S V O L U M E I B y G r e g o r y D a v i d B i e r l y A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y 1 9 9 6 A B S T R A C T T H E C O N F I G U R A T I O N A N D E V O L U T I O N O F A I R S T R E A M S I N C O L D S E A S O N C O L O R A D O C Y C L O N E S B y G r e g o r y D a v i d B i e r l y C o l d s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s f r o m t h e p e r i o d 1 9 8 6 - 1 9 9 2 w e r e e x a m i n e d t o d e t e r m i n e t h e c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n o f t h e i r m a j o r a i r s t r e a m p a t t e r n s a n d t o c o m p a r e t h e s e a i r s t r e a m s t o e x i s t i n g c o n c e p t u a l c y c l o n e m o d e l s . C i r c u l a t i o n s t r u c t u r e s f o r d e e p e n i n g c y c l o n e s w e r e c o m p a r e d t o t h o s e f o r c y c l o n e s t h a t f a i l e d t o d e e p e n i n o r d e r t o e s t a b l i s h a i r s t r e a m d i f f e r e n c e s f o r c y c l o n e s b a s e d u p o n s t o r m l i f e c y c l e s . F i n a l l y , a c o n c e p t u a l m o d e l f o r C o l o r a d o c y c l o n e a i r fl o w a n d e v o l u t i o n w a s p r e s e n t e d . A c o m p o s i t e a p p r o a c h w a s e m p l o y e d t o e x a m i n e t h e m e a n s t r u c t u r e o f c y c l o n e w i n d fi e l d s . R e l a t i v e - w i n d i s e n t r o p i c m a p s w e r e c o n s t r u c t e d t o p r o v i d e a t h r e e - d i m c n s i o n a l p e r s p e c t i v e o f c y c l o n e a i r fl o w , m o i s t u r e , a n d v o r t i c i t y p a t t e r n s . M u l t i p l e t i m e s t e p s w e r e u s e d t o a n a l y z e t h e e v o l u t i o n o f t h e c o m p o s i t e p a t t e r n s t h r o u g h t i m e . C o l o r a d o c y c l o n e s w e r e s h o w n t o e x h i b i t c e r t a i n a i r s t r e a m s r e s e m b l i n g t h o s e d o c u m e n t e d i n p r e v i o u s l i t e r a t u r e . T h e s e a i r s t r e a m s w e r e i d e n t i fi e d a s t h e d r y s t r e a m . a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( A M A ) a n d c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( C M A ) . T h e c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n o f c o n fl u e n c e z o n e s b e t w e e n t h e s e a i r s t r e a m s s u g g e s t e d t h e d e v e l o p m e n t o f f r o n t a l s t r u c t u r e s , i n c l u d i n g a f o r w a r d - t i l t i n g u p p e r f r o n t t h a t o c c u r r e d d o w n s t r e a m o f a l o w l e v e l d i s c o n t i n u i t y . A i r s t r e a m p a t t e r n s a p p e a r e d t o g e n e r a t e r e g i o n s o f h e i g h t e n e d s t a t i c a n d p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y . S t r a t o s p h e r i c a i r w a s l i n k e d t o w i t h c y c l o n e d e e p e n i n g f o r a l l d e v e l o p m e n t c l a s s e s a n d t h e m a g n i t u d e a n d d u r a t i o n o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r i n t r u s i o n w a s s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h t h e t i m i n g o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t . D e v e l o p i n g c y c l o n e s w e r e c h a r a c t e r i z e d b y s t r o n g e r w i n d s a n d m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s t h a n n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , a s e x p e c t e d . T h e n e w a i r s t r e a m m o d e l f o r C o l o r a d o c y c l o n e s i n c l u d e s a i r s t r e a m e v o l u t i o n , a f e a t u r e a b s e n t f r o m m o s t p r e v i o u s m o d e l s . T h e m o d e l d e s c r i b e s i n i t i a l d e v e l o p m e n t , m a t u r i t y , a n d w e a k e n i n g p e r i o d s . I n c r e a s e d s p a t i a l e x t e n t o f t h e A M A a n d p r o n o u n c e d c y c l o n i c t u r n i n g i n t h e C M A m a r k t h e e v o l u t i o n f r o m i n i t i a l d e v e l o p m e n t t o m a t u r i t y . T h e n o r t h w a r d s h i f t o f t h e C M A , r e d u c t i o n i n h o r i z o n t a l a r e a o f t h e A M A , a n d s t r o n g l y a n t i c y c l o n i c b i f u r c a t i o n o f t h e d r y s t r e a m m a r k t h e o n s e t o f t h e w e a k e n i n g p h a s e . T h e i m p r o v e d a i r s t r e a m m o d e l s h o u l d b e o f v a l u e t o f o r e c a s t e r s a n d e d u c a t o r s . T o E m i l y E l i z a b e t h B i e r l y i v A C K N O W L E D G E M E N T S A d i s s e r t a t i o n i s n o t w r i t t e n i n d e p e n d e n t l y . D u r i n g t h e c o u r s e o f 4 y e a r s , n u m e r o u s i n d i v i d u a l s h a v e c o n t r i b u t e d t o t h e r e a l i z a t i o n a n d c o m p l e t i o n o f t h i s w o r k . I w o u l d l i k e t o p e r s o n a l l y t h a n k J u l i e W i n k l e r f o r h e r g u i d a n c e , e n c o u r a g e m e n t , c r i t i c i s m a n d i n v e s t i g a t i v e r i g o r d u r i n g e a r l y r e a d i n g s o f t h e m a n u s c r i p t . W i t h o u t h e r a s s i s t a n c e i n d e v e l o p i n g a n d n u r t u r i n g t h i s t o p i c , i t s c h a l l e n g e s m i g h t h a v e o v e r w h e l m e d m e i n t h e e a r l y s t a g e s . I t h a n k J a y H a r m a n f o r i n n u m e r a b l e d i s c u s s i o n o f w e a t h e r , c l i m a t e a n d l i f e t h a t m a d e m y t i m e i n E a s t L a n s i n g i l l u m i n a t i n g a n d e n j o y a b l e . I t h a n k J e f f A n d r e s e n f o r h i s f r i e n d s h i p a n d s o u n d a d v i c e , i n p r o f e s s i o n a l a n d p e r s o n a l m a t t e r s . T h a n k s t o R a n d y S c h a e t z l a n d D a n B r o w n f o r c h a l l e n g i n g m e a s c o m m i t t e e m e m b e r s a n d f o r r e a d i n g t h i s p o n d e r o u s d o c u m e n t . L i v e s a r e o f t e n t r a n s f o r m e d d r a m a t i c a l l y d u r i n g a d o c t o r a l d e g r e e a n d m i n e w a s c h a n g e d o n s e v e r a l l e v e l s . W i t h o u t t h e a f f e c t i o n a n d a t t e n t i o n o f m a n y f r i e n d s a n d a s s o c i a t e s , t h e d o c t o r a l p r o c e s s m i g h t h a v e b e e n l o n e l y a n d f o r b i d d i n g . T h e r e f o r e , I m u s t a c k n o w l e d g e T o m C a t e , R a n d y R e p i c , J u l i e F l a g g , C l a u d i a W a l t e r s , P a t r i c k P e a s e , N a t E v a n s , S u s a n G r o o p a n d m a n y o t h e r s w h o c a r r i e d m e f r o m t i m e t o t i m e . F i n a l l y , I t h a n k m y p r e c i o u s d a u g h t e r E m i l y , m y p a r e n t s a n d m y s i s t e r J e n n i f e r , w h o e n d u r e d m y l a c k o f p r e s e n c e c h e e r f u l l y w h i l e I w a s a w a y . I w i l l n o t f o r g e t . T A B L E O F C O N T E N T S L I S T O F T A B L E S L I S T O F F I G U R E S C h a p t e r 1 I N T R O D U C T I O N R a t i o n a l e f o r t h e S t u d y . C o l o r a d o C y c l o n e s . D e v e l o p i n g v s . N o n - D e v e l o p i n g C y c l o n e s . A C o m p o s i t e A n a l y s i s A p p r o a c h . S t a t e m e n t o f O b j e c t i v e s . . . E x p e c t e d C o n t r i b u t i o n s a n d A p p l i c a t i o n s o f e R e s e a r c h . 1 . 7 . O r g a n i z a t i o n . r — s r — A t — s t — t t — t v — s a w e w w r C h a p t e r 2 L I T E R A T U R E R E V I E W 2 . 1 . O v e r v i e w 2 . 2 . A B r i e f S u m m a r y o f t h e T h e o r i e s o f C y c l o g e n e s i s a n d C y c l o n e D e v e l o p m e n t . 2 . 2 . 1 . T h e r m a l T h e o r y , t h e P o l a r F r o n t M o d e l a n d B a r o c l i n i c I n s t a b i l i t y . 2 . 2 . 2 . P o t e n t i a l V o r t i c i t y T h i n k i n g . 2 . 2 . 3 . L e e C y c l o g e n e s i s . 2 . 3 . P r e v i o u s C l i m a t o l o g i e s o f C y c l o g e n e s i s a n d C y c l o n e F r e q u e n c y 2 . 4 . C y c l o n e A i r fl o w a n d D e v e l o p m e n t . 2 . 4 . 1 . W i n d M a x i m a a n d S t a b i l i t y . 2 . 4 . 2 . A i r fl o w S t r u c t u r e a n d F r o n t s 2 . 5 . S u m m a r y . C h a p t e r 3 M E T H O D S 3 . 1 . O v e r v i e w . 3 . 2 . S e l e c t i o n o f C a s e s . v i 1 4 1 4 1 4 1 4 2 3 2 9 3 3 3 5 3 5 3 8 5 3 5 5 5 5 5 5 3 . 3 . C l a s s i fi c a t i o n o f C y c l o n e s . 5 8 3 . 4 . A n a l y s i s . 6 3 3 . 4 . 1 . I s e n t r o p i c S u r f a c e s . 6 3 3 . 4 . 2 . T i m e S t e p s a n d G r i d d i n g P r o c e d u r e . 6 8 3 . 4 . 3 . V a r i a b l e s . 7 3 a . 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y . 7 3 b . R e l a t i v e w i n d s t r e a m l i n e s . 7 3 0 . R e l a t i v e w i n d i s o t a c h s . 7 5 d . M i x i n g r a t i o . 7 5 8 . P o t e n t i a l v o r t i c i t y . 7 6 3 . 4 . 4 . M o d e l E v a l u a t i o n . 7 7 3 . 4 . 5 . C o m p a r i s o n o f C y c l o n e D e v e l o p m e n t T y p e s . 7 8 3 . 5 . S u m m a r y . 7 8 C h a p t e r 4 E A R L Y - D E V E L O P I N G C O L O R A D O C Y C L O N E S 8 0 4 . 1 . I n t r o d u c t i o n . 8 0 4 . 2 . P r e c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) . 8 1 4 . 3 . C y c l o g e n e s i s ( t + 0 ) . 8 4 4 . 4 . C y c l o g e n e s i s + 1 2 h o u r s ( t + 1 2 ) . 8 7 4 . 5 . C y c l o g e n e s i s + 2 4 h o u r s ( t + 2 4 ) . 9 2 4 . 6 . C y c l o g e n e s i s + 3 6 h o u r s ( t + 3 6 ) . 9 5 4 . 7 . C y c l o g e n e s i s + 4 8 h o u r s ( t + 4 8 ) . 9 8 4 . 8 . S c h e m a t i c A i r fl o w S u m m a r y f o r t h e E D C S y s t e m s . 9 9 4 . 8 . 1 . S c h e m a t i c E D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t - 1 2 . 9 9 4 . 8 . 2 . S c h e m a t i c E D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 0 . 1 0 0 4 . 8 . 3 . S c h e m a t i c E D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 1 2 . 1 0 1 4 . 8 . 4 . S c h e m a t i c E D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 2 4 . 1 0 2 4 . 8 . 5 . S c h e m a t i c E D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 3 6 . 1 0 3 4 . 8 . 6 . S c h e m a t i c E D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 4 8 . 1 0 3 C h a p t e r 5 L A T E - D E V E L O P I N G C O L O R A D O C Y C L O N E S 1 5 8 5 . 1 . I n t r o d u c t i o n . 1 5 8 5 . 2 . P r e c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) 1 5 9 v i i 5 . 3 . 5 . 4 . 5 . 5 . 5 . 6 . 5 . 7 . 5 . 8 . C y c l o g e n e s i s ( t + 0 ) C y c l o g e n e s i s + 1 2 h o u r s ( t + 1 2 ) C y c l o g e n e s i s + 2 4 h o u r s ( t + 2 4 ) C y c l o g e n e s i s + 3 6 h o u r s ( t + 3 6 ) C y c l o g e n e s i s + 4 8 h o u r s ( t + 4 8 ) S c h e m a t i c A i r fl o w P a t t e r n s f o r t h e L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s . C h a p t e r 6 5 . 8 . 1 . S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t - 1 2 . 5 . 8 . 2 . S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 0 . 5 . 8 . 3 . S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 1 2 . 5 . 8 . 4 . S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 2 4 . 5 . 8 . 5 . S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 3 6 . 5 . 8 . 6 . S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 4 8 . N O N - D E V E L O P I N G C O L O R A D O C Y C L O N E S 6 . 1 . 6 . 2 . 6 . 3 . 6 . 4 . 6 . 5 . 6 . 6 . 6 . 7 . 6 . 8 . I n t r o d u c t i o n . P r e c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) C y c l o g e n e s i s ( t + 0 ) C y c l o g e n e s i s + 1 2 h o u r s ( t + 1 2 ) C y c l o g e n e s i s + 2 4 h o u r s ( t + 2 4 ) C y c l o g e n e s i s + 3 6 h o u r s ( t + 3 6 ) C y c l o g e n e s i s + 4 8 h o u r s ( t + 4 8 ) S c h e m a t i c A i r fl o w P a t t e r n s f o r t h e N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s . 6 . 8 . 1 . S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t — 1 2 . 6 . 8 . 2 . S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 0 . 6 . 8 . 3 . S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 1 2 . 6 . 8 . 4 . S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 2 4 . 6 . 8 . 5 . S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 3 6 . 6 . 8 . 6 . S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r n s a t t i m e t + 4 8 . v i i i 1 6 1 1 6 3 1 6 6 1 6 9 1 7 2 1 7 3 1 7 4 1 7 4 1 7 4 1 7 5 1 7 6 1 7 7 2 3 3 2 3 3 2 3 3 2 3 6 2 4 0 2 4 2 2 4 5 2 4 7 2 4 8 2 4 8 2 5 0 2 5 1 2 5 1 2 5 2 2 5 3 6 . 9 . D i f f e r e n c e s B e t w e e n t h e N o n - d e v e l o p i n g C y c l o n e s a n d D e v e l o p i n g C y c l o n e s . C h a p t e r 7 D I S C U S S I O N A N D C O N C L U S I O N S 7 . 1 . P r e f a c e . 7 . 2 . M a j o r F i n d i n g s . 7 . 2 . 1 . A i r s t r e a m s . 1 ) D r y S t r e a m . 2 ) A n t i c y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m 3 ) C y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m 7 . 2 . 2 . I s e n t r o p i c P o t e n t i a l V o r t i c i t y . 7 . 2 . 3 . C y c l o n e W a v e L i f e C y c l e s 7 . 2 . 4 . D i f f e r e n c e s B e t w e e n t h e E a r l y ( E D C ) a n d L a t e - D e v e l o p m e n t C y c l o n e s ( L D C ) 7 . 3 . A M o d i fi e d A i r fl o w M o d e l f o r C o l o r a d o C y c l o n e s 7 . 4 . L i m i t a t i o n s o f t h i s R e s e a r c h . 7 . 5 . F u t u r e R e s e a r c h . 7 . 6 . A p p l i c a t i o n s . L I T E R A T U R E C I T E D i x 2 5 3 3 1 1 3 1 1 3 1 2 3 1 2 3 1 3 3 1 9 3 2 2 3 2 5 3 2 7 3 2 9 3 3 0 3 3 4 3 3 8 3 3 9 3 4 1 L I S T O F T A B L E S T a b l e 3 . 3 . 1 - C o l d - s e a s o n C o l o r a d o F r e q u e n c y b y M o n t h T a b l e 3 . 3 . 2 — M e a n C e n t r a l p r e s s u r e ( m b ) : C o l d - s e a s o n C o l o r a d o C y c l o n e s T a b l e 3 . 4 . 1 - C y c l o n e L a t i t u d e / L o n g i t u d e P o s i t i o n s a n d T r a n s l a t i o n V e c t o r s T a b l e 7 . 2 . 1 - D i f fl u e n c e L e v e l s o f t h e D r y S t r e a m T a b l e 7 . 2 . 2 - L e v e l s o f C o n fl u e n c e B e t w e e n t h e D r y S t r e a m a n d t h e C y c l o n i c M o i s t A i r S t r e a m T a b l e 7 . 2 . 3 - S o u t h e r n a n d N o r t h e r n P r e s s u r e C o o r d i n a t e s f o r t h e A n t i c y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m T a b l e 7 . 2 . 4 - C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e C y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m 6 1 6 2 7 1 3 1 5 3 1 8 3 2 1 3 2 4 L I S T O F F I G U R E S F i g u r e 2 . 4 . 1 . - C a r l s o n A i r fl o w M o d e l . F i g u r e 2 . 4 . 2 . - A i r fl o w S c h e m a t i c D e p i c t i n g W a r m a n d C o l d C o n v e y o r B e l t s . F i g u r e 2 . 4 . 3 . - P o l a r F r o n t a n d P o l a r T r o u g h C o n v e y o r B e l t s . F i g u r e 2 . 4 . 4 . - S p l i t C o l d F r o n t M o d e l . F i g u r e 2 . 4 . 5 . - C r o s s - s e c t i o n o f A t m o s p h e r i c D i s c o n t i n u i t i e s i n a S i m u l a t e d C y c l o n e . F i g u r e 2 . 4 . 6 . - I s e n t r o p i c R e l a t i v e F l o w W i t h i n a B a r o c l i n i c W a v e . F i g u r e 3 . 3 . 1 . - M i n i m u m C e n t r a l P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n ( m b ) : E D C F i g u r e 3 . 3 . 2 . - M i n i m u m C e n t r a l P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n ( m b ) : L D C F i g u r e 3 . 3 . 3 . - M i n i m u m C e n t r a l P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n ( m b ) : N D C F i g u r e 3 . 4 . 1 . - M e a n C y c l o n e P o s i t i o n s . F i g u r e s 4 . 2 . 1 a n d 4 . 2 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 4 . 2 . 3 a n d 4 . 2 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 4 . 2 . 1 a n d 4 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 4 . 2 . 5 a n d 4 . 2 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 2 . 1 a n d 4 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 2 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 4 . 2 . 8 a n d 4 . 2 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . x i 3 8 4 1 4 2 4 6 5 0 5 2 6 5 6 6 7 2 1 0 5 1 0 6 1 0 7 1 0 8 1 0 9 F i g u r e s 5 . 4 . 8 a n d 5 . 4 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 5 . 4 . 1 0 a n d 5 . 4 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 4 . 8 a n d 5 . 4 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 5 . 4 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e 5 . 4 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 5 . 4 . 1 4 a n d 5 . 4 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 4 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 5 . 5 . 3 a n d 5 . 5 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 5 . 5 a n d 5 . 5 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 5 . 5 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 5 . 5 . 8 a n d 5 . 5 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 5 . 5 . 1 0 a n d 5 . 5 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 5 . 8 a n d 5 . 5 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 5 5 1 2 - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e 5 . 5 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 5 . 5 . 1 4 a n d 5 . 5 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 5 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 6 . 1 a n d 5 . 6 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . x v i i 2 0 0 2 0 1 2 0 2 2 0 2 2 0 3 2 0 4 2 0 5 2 0 6 2 0 7 2 0 8 2 0 9 2 1 0 2 1 0 2 1 1 2 1 2 F i g u r e s 4 . 4 . 5 a n d 4 . 4 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 4 . 1 a n d 4 . 4 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 4 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 4 . 4 . 8 a n d 4 . 4 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 4 . 4 . 1 0 a n d 4 . 4 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 4 . 8 a n d 4 . 4 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 4 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e 4 . 4 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 4 . 4 . 1 4 a n d 4 . 4 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 4 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 4 . 5 . 3 a n d 4 . 5 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 4 . 5 . 5 a n d 4 . 5 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 5 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 4 . 5 . 8 a n d 4 . 5 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 4 . 5 . 1 0 a n d 4 . 5 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 5 . 8 a n d 4 . 5 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 5 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e 4 . 5 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . x i i i 1 2 3 1 2 4 1 2 5 1 2 6 1 2 7 1 2 7 1 2 8 1 2 9 1 3 0 1 3 1 1 3 2 1 3 3 1 3 4 1 3 5 1 3 5 F i g u r e 5 . 7 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e s 5 . 7 . 1 4 a n d 5 . 7 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 7 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e 5 . 8 . 2 . - A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c f o r L D C C o m p o s i t e s a t T i m e t + 0 . F i g u r e 5 . 8 . 3 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 1 2 . F i g u r e 5 . 8 . 4 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 2 4 . F i g u r e 5 . 8 . 5 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 3 6 . F i g u r e 5 . 8 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 4 8 . F i g u r e s 6 . 2 . 1 a n d 6 . 2 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 6 . 2 . 3 a n d 6 . 2 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 6 . 2 . 1 a n d 6 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 2 . 5 a n d 6 . 2 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 2 . 1 a n d 6 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 2 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 6 . 2 . 8 a n d 6 . 2 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 6 . 2 . 1 0 a n d 6 . 2 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 2 . 8 a n d 6 . 2 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 2 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e 6 . 2 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 6 . 2 . 1 4 a n d 6 . 2 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 2 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . x i x 2 2 6 2 2 7 2 2 8 2 2 9 2 3 0 2 3 1 2 3 2 2 5 7 2 5 8 2 5 9 2 6 0 2 6 1 2 6 2 2 6 3 2 6 3 2 6 4 F i g u r e s 4 . 7 . 1 0 a n d 4 . 7 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 7 . 8 a n d 4 . 7 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 7 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e 4 . 7 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e s 4 . 7 . 1 4 a n d 4 . 7 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 7 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e 4 . 8 . 2 . - A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c f o r E D C C o m p o s i t e s a t T i m e t + 0 . F i g u r e 4 . 8 . 3 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 1 2 . F i g u r e 4 . 8 . 4 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 2 4 . F i g u r e 4 . 8 . 5 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 3 6 . F i g u r e 4 . 8 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 4 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 4 8 . F i g u r e s 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 5 . 2 . 3 a n d 5 . 2 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 2 . 5 a n d 5 . 2 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 5 . 2 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 5 . 2 . 8 a n d 5 . 2 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . F i g u r e s 5 . 2 . 1 0 a n d 5 . 2 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 5 . 2 . 8 a n d 5 . 2 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 5 . 2 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . X V 1 5 0 1 5 1 1 5 1 1 5 2 1 5 3 1 5 4 1 5 5 1 5 6 1 5 7 1 8 0 1 8 1 1 8 2 1 8 3 1 8 4 1 8 5 1 8 6 F i g u r e s 6 . 3 . 1 a n d 6 . 3 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . F i g u r e s 6 . 3 . 3 a n d 6 . 3 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 6 . 3 . 1 a n d 6 . 3 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 3 . 5 a n d 6 . 3 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 3 . 1 a n d 6 . 3 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 3 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . F i g u r e s 6 . 3 . 8 a n d 6 . 3 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . F i g u r e s 6 . 3 . 1 0 a n d 6 . 3 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 3 . 8 a n d 6 . 3 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 3 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . F i g u r e 6 . 3 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . F i g u r e s 6 . 3 . 1 4 a n d 6 . 3 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 3 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 4 . 1 a n d 6 . 4 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 6 . 4 . 3 a n d 6 . 4 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 6 . 4 . 1 a n d 6 . 4 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 4 . 5 a n d 6 . 4 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 4 . 1 a n d 6 . 4 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 4 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 6 . 4 . 8 a n d 6 . 4 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 6 . 4 . 1 0 a n d 6 . 4 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 4 . 8 a n d 6 . 4 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . X X 2 6 5 2 6 6 2 6 7 2 6 8 2 6 9 2 7 0 2 7 1 2 7 1 2 7 2 2 7 3 2 7 4 2 7 5 2 7 6 2 7 7 2 7 8 F i g u r e 6 . 4 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e 6 . 4 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . F i g u r e s 6 . 4 . 1 4 a n d 6 . 4 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 4 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 5 . 1 a n d 6 . 5 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 6 . 5 . 3 a n d 6 . 5 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 6 . 5 . 1 a n d 6 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 5 . 5 a n d 6 . 5 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 5 . 1 a n d 6 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 5 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 6 . 5 . 8 a n d 6 . 5 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 6 . 5 . 1 0 a n d 6 . 5 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 5 . 8 a n d 6 . 5 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 5 . 1 2 . — 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e 6 . 5 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . F i g u r e s 6 . 5 . 1 4 a n d 6 . 5 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 5 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 6 . 1 a n d 6 . 6 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . F i g u r e s 6 . 6 . 3 a n d 6 . 6 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 6 . 6 . 1 a n d 6 . 6 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 6 . 5 a n d 6 . 6 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 6 . 1 a n d 6 . 6 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . x x i 2 7 9 2 7 9 2 8 0 2 8 1 2 8 2 2 8 3 2 8 4 2 8 5 2 8 6 2 8 7 2 8 7 2 8 8 2 8 9 2 9 0 2 9 1 F i g u r e 6 . 6 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . F i g u r e s 6 . 6 . 8 a n d 6 . 6 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . F i g u r e s 6 . 6 . 1 0 a n d 6 . 6 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 6 . 8 a n d 6 . 6 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 6 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . F i g u r e 6 . 6 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . F i g u r e s 6 . 6 . 1 4 a n d 6 . 6 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 6 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 . - 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e s 6 . 7 . 3 a n d 6 . 7 . 4 . - S a m e a s F i g u r e s 6 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 7 . 5 a n d 6 . 7 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 7 . 7 . - 3 1 5 K R e l a t i v e W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e s 6 . 7 . 8 a n d 6 . 7 . 9 . - 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e s 6 . 7 . 1 0 a n d 6 . 7 . 1 1 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 7 . 8 a n d 6 . 7 . 9 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e 6 . 7 . 1 2 . - 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e 6 . 7 . 1 3 . - 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . F i g u r e s 6 . 7 . 1 4 a n d 6 . 7 . 1 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 7 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . x x i i 2 9 2 2 9 3 2 9 4 2 9 5 2 9 5 2 9 6 2 9 7 2 9 8 2 9 9 3 0 0 3 0 1 3 0 2 3 0 3 3 0 3 3 0 4 F i g u r e 6 . 8 . 1 . - A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c f o r N D C C o m p o s i t e s a t T i m e t - 1 2 . F i g u r e 6 . 8 . 2 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 0 . F i g u r e 6 . 8 . 3 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 1 2 . F i g u r e 6 . 8 . 4 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 2 4 . F i g u r e 6 . 8 . 5 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 3 6 . F i g u r e 6 . 8 . 6 . - S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 4 8 . F i g u r e 7 . 6 . 1 . - G e n e r a l i z e d C o l o r a d o C y c l o n e A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c : I n i t i a l D e v e l o p m e n t . F i g u r e 7 . 6 . 2 . - G e n e r a l i z e d C o l o r a d o C y c l o n e A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c : M a t u r i t y . F i g u r e 7 . 6 . 3 . - G e n e r a l i z e d C o l o r a d o C y c l o n e A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c : W e a k e n i n g . x x i i i 3 0 5 3 0 6 3 0 7 3 0 8 3 0 9 3 1 0 3 3 2 3 3 3 3 3 5 C h a p t e r 1 I N T R O D U C T I O N 1 . 1 . R a t i o n a l e f o r t h e S t u d y . M i d - l a t i t u d e c y c l o n e s a s s u m e a n i m p o r t a n t r o l e i n t h e d e p l e t i o n a n d p o l e w a r d t r a n s f e r o f e n e r g y a c q u i r e d i n t h e l o w l a t i t u d e s . A t m o s p h e r i c t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e , p r e c i p i t a t i o n a n d s e v e r e w e a t h e r p a t t e r n s a r e r e g i o n a l w e a t h e r c o m p o n e n t s t h a t o f t e n o c c u r w i t h i n a l a r g e - s c a l e s y n o p t i c s e t t i n g , t h a t o f t h e m i d - l a t i t u d e c y c l o n e . A n u n d e r s t a n d i n g o f m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s i s c r u c i a l n o t o n l y f o r f o r e c a s t i n g p u r p o s e s , b u t a l s o f o r c o m p r e h e n d i n g t h e i r i m p a c t u p o n t h e c l i m a t o l o g y o f a r e g i o n . G i v e n t h e i r i n fl u e n c e u p o n t h e a t m o s p h e r e a n d s u r f a c e e n v i r o n m e n t a t m u l t i p l e s c a l e s , c y c l o n e s h a v e b e e n t h e r e c i p i e n t s o f c o n s i d e r a b l e a t t e n t i o n f r o m m e t e o r o l o g i s t s a n d c l i m a t o l o g i s t s . A l t h o u g h a l a r g e b o d y o f l i t e r a t u r e h a s d e v e l o p e d f r o m i n v e s t i g a t i o n s o f c y c l o n e b e h a v i o r , n u m e r o u s q u e s t i o n s r e m a i n u n a n s w e r e d . T w o a r e a s o f r e s e a r c h t h a t i n p a r t i c u l a r h a v e n o t r e c e i v e d a d e q u a t e t r e a t m e n t a t t h e c u r r e n t t i m e a r e : 1 ) t h e c h a r a c t e r i s t i c s , e v o l u t i o n a n d v a r i a b i l i t y o f a i r s t r e a m s w i t h i n m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s a n d 2 ) f a c t o r s t h a t c o n t r i b u t e t o t h e i n t e n s i fi c a t i o n o r d i s s i p a t i o n o f c y c l o n e s a s t h e y m o v e a w a y f r o m t h e i r a r e a o f o r i g i n . P r e v i o u s i n v e s t i g a t o r s h a v e s u g g e s t e d t h a t a n u m b e r o f d i f f e r e n t a i r s t r e a m s o c c u r w i t h i n c y c l o n e s ( B r o w n i n g a n d H a r r o l d , 1 9 6 9 ; B r o w n i n g , 1 9 7 1 ; H a r r o l d , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; G o l d i n g , 1 9 8 4 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ; M a s s a n d S c h u l t z , 2 1 9 9 3 ) . M o s t f r e q u e n t l y d e s c r i b e d i s a s o u t h e r l y a i r s t r e a m , o f t e n r e f e r r e d t o a s a w a r m c o n v e y o r b e l t , t h a t i s r e s p o n s i b l e f o r a d v e c t i n g w a r m a i r n o r t h w a r d t o w a r d t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e w a r m c o n v e y o r b e l t a l s o c o n t r i b u t e s t o i n s t a b i l i t y a n d m o i s t u r e e n t r a i n m e n t i n c e n t r a l U . S . c y c l o n e s ( H a r r o l d , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . A s c e n d i n g m o t i o n i n a i r s t r e a m s r e s e m b l i n g t h e w a r m c o n v e y o r b e l t h a s b e e n l i n k e d t o t h e f o r m a t i o n o f c l o u d s a n d p r e c i p i t a t i o n ( B r o w n i n g a n d H a r r o l d , 1 9 6 9 ; B r o w n i n g , 1 9 7 1 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) . U p p e r t r o p o s p h e r i c a i r s t r e a m s t h a t d e s c e n d f r o m t h e w e s t t o w a r d t h e c y c l o n e c e n t e r a l o n g d r y t r a j e c t o r i e s , u s u a l l y r e f e r r e d t o a s d r y s t r e a m s o r d r y i n t r u s i o n s , m a y b e r e s p o n s i b l e f o r t h e d o w n s t r e a m a d v e c t i o n o f p o s i t i v e v o r t i c i t y ( R e e d a n d D a n i e l s e n , 1 9 5 9 ; H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; Y o u n g e t a l . , 1 9 8 7 ) . E a s t e r l y a i r fl o w i n t h e l o w e r t r o p o s p h e r e , o r i g i n a t i n g d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r ( t h e s o - c a l l e d ” c o l d c o n v e y o r b e l t " o r ” p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t " ) h a s b e e n l i n k e d t o t h e o n s e t o f m i d - l e v e l c y c l o n i c c i r c u l a t i o n ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ; G o l d i n g , 1 9 8 4 ) . T h e t r a j e c t o r i e s o f t h e s e e a s t e r l y a i r s t r e a m s h a v e a l s o b e e n r e l a t e d t o c l o u d p a t t e r n s ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) . I n p a r t i c u l a r , t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f m o i s t a s c e n t a l o n g t h e w a r m c o n v e y o r b e l t a n d u n d e r r u n n i n g a n d c y c l o n i c o r a n t i c y c l o n i c t u r n i n g i n t h e c o l d c o n v e y o r b e l t a r e t h o u g h t t o p r o d u c e t h e c l a s s i c ” c o m m a c l o u d " h e a d ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) . C y c l o n i c w r a p p i n g o f t h e c o l d c o n v e y o r b e l t a r o u n d t h e c e n t e r o f c i r c u l a t i o n h a s a l s o b e e n a s s o c i a t e d w i t h t h e g e n e r a t i o n o f ” w r a p - a r o u n d " p r e c i p i t a t i o n u p s t r e a m a n d n o r t h o f t h e s u r f a c e l o w ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . C o n fl u e n c e o f t h e w a r m c o n v e y o r b e l t a n d d r y s t r e a m i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e h a s b e e n l i n k e d t o t h e f o r m a t i o n o f t h e ” c o m m a t a i l " ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ) . F i n a l l y , C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) d e s c r i b e s t h e l o c a t i o n a n e a r - s u r f a c e c o l d 3 f r o n t a s t h e c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e w e s t e r n l i m i t i n g s t r e a m l i n e o f t h e w a r m c o n v e y o r b e l t a n d t h e d r y s t r e a m , a n d o t h e r a u t h o r s s u g g e s t t h a t a f o r w a r d - t i p p i n g u p p e r l e v e l c o l d f r o n t e x i s t s a h e a d o f t h e s u r f a c e f r o n t a s a r e s u l t o f d r y a i r o v e r r u n n i n g t h e w a r m s o u t h e r l y s t r e a m ( B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 2 ; L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 8 9 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ; M a r t i n e t a l . , 1 9 9 0 ; L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 9 5 ) . D e s p i t e t h e i m p o r t a n c e o f t h e s e a i r s t r e a m s , t h e i r n a t u r e a n d v a r i a b i l i t y r e m a i n u n c l e a r . O n e f a c t o r c o n t r i b u t i n g t o t h e c o n t i n u i n g u n c e r t a i n t y i s t h e a b s e n c e o f l a r g e - s a m p l e s t u d i e s i n v e s t i g a t i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l c i r c u l a t i o n . M o s t p r e v i o u s c o n c e p t u a l m o d e l s o f a i r s t r e a m s w e r e b a s e d o n a s m a l l n u m b e r o f w e l l - d e v e l o p e d ( i . e . , m a t u r e ) c y c l o n e s . B e c a u s e a i r fl o w p a t t e r n s a t t h e t i m e o f c y c l o g e n e s i s a n d t h e d i s s i p a t i o n o f t h e c y c l o n e a r e o f t e n i g n o r e d , t h e t e m p o r a l e v o l u t i o n o f a i r s t r e a m s t h r o u g h o u t t h e c y c l o n e l i f e c y c l e h a s n o t b e e n e x p l i c i t l y e x p l o r e d . S i m i l a r l y , v a r i a t i o n s i n a i r fl o w s t r e n g t h a n d c o n fi g u r a t i o n h a v e n o t b e e n i n v e s t i g a t e d f o r c y c l o n e s o f d i f f e r i n g c h a r a c t e r i s t i c s . I m p o r t a n t l y , t h e m a g n i t u d e a n d r a t e o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s h a v e n o t b e e n l i n k e d t o t h e c o n c e p t u a l a i r s t r e a m m o d e l s a n d a i r s t r e a m e v o l u t i o n . T h e a n a l y s i s p r e s e n t e d h e r e h a s t h r e e p o i n t s o f e m p h a s i s : 1 ) C o m p o s i t e a n a l y s i s ( d e s c r i b e d b e l o w ) i s u s e d t o e v a l u a t e t h e a g r e e m e n t b e t w e e n m e a n a i r s t r e a m p a t t e r n s f o r c o l d s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s a n d t h e a i r s t r e a m p r e s e n t e d i n p r e v i o u s c o n c e p t u a l m o d e l s . 2 ) A n e x a m i n a t i o n o f m u l t i p l e t i m e s t e p s i s c o n d u c t e d t o d e s c r i b e t h e t y p i c a l e v o l u t i o n o f t h e a i r s t r e a m s . 3 ) A c o m p a r i s o n o f a i r s t r e a m p a t t e r n s a n d e v o l u t i o n f o r c y c l o n e s t h a t s t r e n g t h e n 4 u p o n l e a v i n g t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n t o t h o s e t h a t d o n o t i s p r o v i d e d a s o n e m e a s u r e o f t h e d e g r e e o f v a r i a b i l i t y i n t h e s e a i r s t r e a m s a n d t h e p o s s i b l e l i n k a g e s o f a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n a n d s t r e n g t h t o c y c l o n e d e v e l o p m e n t . I n s u p p o r t o f t h e g e n e r a l e m p h a s e s l i s t e d a b o v e , C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 , p p . 3 8 6 - 3 8 7 ) i n d i c a t e t h a t a d d i t i o n a l c o m p o s i t e a n a l y s i s o f " . . k i n e m a t i c s t r u c t u r e , t r a j e c t o r i e s , b u d g e t s a n d o t h e r r e l e v a n t q u a n t i t i e s . . " , p a r t i c u l a r l y w h e n t h e l i f e c y c l e o f t h e s t o r m i s t a k e n i n t o c o n s i d e r a t i o n , w o u l d " . . c o m p l e m e n t o u r p r e s e n t o b s e r v a t i o n a l k n o w l e d g e o f b a r o c l i n i c w a v e d e v e l o p m e n t , m o s t o f w h i c h h a s b e e n o b t a i n e d f r o m i n d i v i d u a l c a s e s t u d i e s . " 1 . 2 . C o l o r a d o C y c l o n e s . C o l o r a d o c y c l o n e s w e r e c h o s e n f o r a n a l y s i s b e c a u s e t h e m o s t d e t a i l e d c y c l o n e a i r fl o w m o d e l s p r e s e n t e d p r e v i o u s l y a r e b a s e d u p o n c e n t r a l G r e a t P l a i n s o r C o l o r a d o c y c l o n e s ( C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) . A l s o , C o l o r a d o c y c l o n e s h a v e a s i g n i fi c a n t i m p a c t u p o n t h e w e a t h e r a n d c l i m a t e o f t h e c e n t r a l a n d e a s t e r n U S O f t h e N o r t h A m e r i c a n c y c l o g e n e s i s r e g i o n s , a r e a s i n t h e l e e o f h i g h e l e v a t i o n s i n t h e R o c k y M o u n t a i n s h a v e r e c e i v e d t h e m o s t a t t e n t i o n i n c l i m a t o l o g i c a l s t u d i e s . I n p a r t i c u l a r , t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n , a s i d e n t i fi e d b y R e i t a n ( 1 9 7 4 ) a n d W h i t t a k e r a n d H o r n ( 1 9 8 1 ) , h a s b e e n t h e t o p i c o f n u m e r o u s s t u d i e s . C o l o r a d o c y c l o n e s a r e r e l a t i v e l y i n f r e q u e n t d u r i n g t h e w a r m s e a s o n , o c c u r r i n g m o r e o f t e n i n t r a n s i t i o n a n d c o l d s e a s o n s ( P e t t e r s e n , 1 9 5 6 ; K l e i n , 1 9 5 7 ; R e i t a n , 1 9 7 4 ; W h i t t a k e r a n d H o r n , 1 9 8 1 ) . B a s e d u p o n s t u d i e s t h a t d i s c u s s t h e r a t e s a n d t y p e s o f d e e p e n i n g ( S a n d e r s a n d G y a k u m , 1 9 8 0 ; 5 R o e b b e r , 1 9 8 4 ; T h o r n c r o f t , 1 9 9 3 ; B i e r l y a n d H a r r i n g t o n , 1 9 9 5 ) , i t a p p e a r s l i k e l y t h a t t h e C o l o r a d o c y c l o n e s e x p e r i e n c e a v a r i e t y o f l i f e c y c l e s . F o r e x a m p l e , B i e r l y a n d H a r r i n g t o n ( 1 9 9 5 ) f o u n d t h a t C o l o r a d o c y c l o n e s t h a t o c c u r r e d i n M a y w e a k e n q u i c k l y f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s , A p r i l c y c l o n e s r e a c h e d m e a n m a x i m u m i n t e n s i t y w i t h i n 2 4 h o u r s o f c y c l o g e n e s i s , a n d N o v e m b e r c y c l o n e s c o n t i n u e d d e e p e n i n g t h r o u g h a t l e a s t 4 8 h o u r s . P r e v i o u s s t u d i e s o f a i r fl o w a n d m o i s t u r e f o r C o l o r a d o c y c l o n e s ( F a w c e t t a n d S a y l o r , 1 9 6 5 ; H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; A c h t o r a n d H o r n , 1 9 8 6 ; M a r s h m e n t a n d H o r n , 1 9 8 6 ) h a v e b e e n c o n d u c t e d , b u t l e a v e s e r i o u s q u e s t i o n s r e g a r d i n g c y c l o n e c i r c u l a t i o n a n d e v o l u t i o n . A l t h o u g h H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) c o m p a r e d w i n d fi e l d s f o r d e v e l o p i n g a n d n o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s , t h e i r a n a l y s i s w a s l i m i t e d t o a s m a l l n u m b e r o f i s o b a r i c l e v e l s i n t h e u p p e r a n d l o w e r t r o p o s p h e r e . I n a d d i t i o n t o t h e a l m o s t e x c l u s i v e u s e o f i s o b a r i c s u r f a c e s f o r C o l o r a d o c y c l o n e c l i m a t o l o g i e s , p r e v i o u s a n a l y s e s h a v e e x c l u d e d i m p o r t a n t v a r i a b l e s , s u c h a s p o t e n t i a l v o r t i c i t y , o r h a v e b e e n c o n d u c t e d w i t h r a t h e r l i m i t e d t e m p o r a l a n d v e r t i c a l r e s o l u t i o n . I n s u m m a r y , t h e d e c i s i o n t o l i m i t t h i s s t u d y t o C o l o r a d o c y c l o n e s w a s b a s e d o n s e v e r a l r e a s o n s . A s m e n t i o n e d b e f o r e , C o l o r a d o c y c l o n e s a r e s i g n i fi c a n t c o n t r i b u t o r s t o t h e a i r m a s s , p r e c i p i t a t i o n , a n d s e v e r e w e a t h e r c l i m a t o l o g y o f t h e c o l d a n d t r a n s i t i o n s e a s o n s . S e c o n d l y , i m p o r t a n t c o n c e p t u a l m o d e l s a n d c l i m a t o l o g i e s o f a i r fl o w ( C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ; M a r t i n e t a l . , 1 9 9 5 ; L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 9 5 ; C a s t l e e t a l . , 1 9 9 5 ; L o c a t e l l i a n d H o b b s , 1 9 9 5 ) a r e b a s e d u p o n C o l o r a d o c y c l o n e s . T h i r d , C o l o r a d o c y c l o n e s h a v e b e e n s h o w n t o e x h i b i t v a r i a t i o n s i n t h e t i m i n g o f s t r o n g e s t i n t e n s i t y , i n d i c a t i n g t h a t m u l t i p l e e v o l u t i o n p a t t e r n s a r e p o s s i b l e a n d l i k e l y i n a c o l d - 6 s e a s o n s a m p l e . F i n a l l y , b y l i m i t i n g t h e s t u d y t o C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n , a l l c a s e s i n t h e s a m p l e a r e i n fl u e n c e d b y a n o r o g r a p h i c m e c h a n i s m a t s o m e p o i n t d u r i n g t h e i r d e v e l o p m e n t . T h i s c r i t e r i o n e n s u r e s t h a t a l l i n d i v i d u a l s i n t h e c y c l o n e s a m p l e h a v e c o m p a r a b l e i n i t i a l c o n d i t i o n s ( e . g . , l a t i t u d e , t e r r a i n , p r o x i m i t y t o t h e G u l f o f M e x i c o ) , a s o p p o s e d t o c o m p a r i n g a l e e c y c l o n e g r o u p w i t h a m a r i n e c y c l o n e g r o u p , w h e r e i n i t i a l d y n a m i c s a n d t h e r m o d y n a m i c s m a y v a r y m a r k e d l y . 1 . 3 . D e v e l o p i n g v s . N o n - D e v e l o p i n g C y c l o n e s . A m a j o r t h r u s t o f t h i s r e s e a r c h i s t h e c o m p a r i s o n , u s i n g a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n f e a t u r e s , o f C o l o r a d o c y c l o n e s t h a t d e e p e n t o t h o s e t h a t f a i l t o d e e p e n a f t e r l e a v i n g t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . A s C o l o r a d o c y c l o n e s a r e s i g n i fi c a n t w e a t h e r - p r o d u c e r s f o r t h e G r e a t P l a i n s , M i d w e s t , G r e a t L a k e s r e g i o n a n d n o r t h e a s t e r n s t a t e s , t h e a m o u n t o f i n t e n s i fi c a t i o n t h e y u n d e r g o f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s c a n h a v e a s u b s t a n t i a l i m p a c t u p o n t h e h u m a n p o p u l a t i o n s t h a t i n h a b i t t h e s e a r e a s . B e c a u s e o f t h i s i m p a c t , o u r a b i l i t y t o i d e n t i f y a n d r e c o g n i z e t h e a i r s t r e a m p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f a C o l o r a d o c y c l o n e a s i t p r o p a g a t e s d o w n s t r e a m i s o f c o n s i d e r a b l e i m p o r t a n c e . T h e f i r s t e s s e n t i a l s t e p t o w a r d t h i s u n d e r s t a n d i n g i s t o d e v e l o p a n a d e q u a t e d e s c r i p t i o n o f t h e d i f f e r e n c e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n f o r c y c l o n e s t h a t d e e p e n a n d f a i l t o d e e p e n . T h r e e c l a s s e s o f c y c l o n e s a r e u s e d f o r t h e fi r s t t w o e m p h a s e s o f t h e s t u d y , e v a l u a t i o n o f c o n c e p t u a l m o d e l s a n d d e s c r i p t i o n o f t h e e v o l u t i o n o f a i r s t r e a m s . T h e s e c l a s s e s a r e e a r l y - d e v e l o p i n g , l a t e - d e v e l o p i n g a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s . T h e t h i r d e m p h a s i s , e x a m i n a t i o n o f t h e i n t e r - g r o u p v a r i a t i o n s , i s l i n k e d t o t h e f i r s t 7 fi r s t a n d s e c o n d e m p h a s e s i n t h a t a i r s t r e a m s ( a n d o t h e r c i r c u l a t i o n f e a t u r e s ) m a y b e s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h c y c l o n e d e e p e n i n g o r f a i l u r e t o d e e p e n . T h o r n c r o f t e t a 1 . ( 1 9 9 3 ) f o u n d t h a t c e r t a i n c o n fi g u r a t i o n s i n a i r fl o w , s p e c i fi c a l l y t h e s t r e n g t h o f t h e c y c l o n i c c o m p o n e n t i n w e s t e r l y a i r fl o w , h a d a s t r o n g i n fl u e n c e o n t h e r a t e a n d d e g r e e o f i n t e n s i fi c a t i o n o r l a c k o f i n t e n s i fi c a t i o n i n b a r o c l i n i c w a v e s . T h e a u t h o r s m o d e l e d t h e d e v e l o p m e n t o f w a v e s i n w e s t e r l y a i r fl o w c h a r a c t e r i z e d b y t w o c o n d i t i o n s : 1 ) n o r m a l z o n a l fl o w a n d 2 ) e n h a n c e d c y c l o n i c s h e a r i n w e s t e r l y l o w l e v e l a i r fl o w . C y c l o n e d e v e l o p m e n t c a n b e a p p r o x i m a t e d b y e i t h e r q u a s i g e o s t r o p h i c o r p o t e n t i a l v o r t i c i t y p e r s p e c t i v e s ( H o s k i n s , 1 9 9 0 ) . T h e k e y e x p r e s s i o n s i n e i t h e r f r a m e w o r k , t h e v o r t i c i t y a n d t h e r m a l o r t h i c k n e s s a d v e c t i o n i n t h e f o r m e r a n d c o n s e r v a t i o n o f t h e v o r t i c i t y - s t a t i c s t a b i l i t y p r o d u c t i n t h e l a t t e r , a r e c o n t r o l l e d b y a i r m o t i o n i n t h e u p p e r a n d l o w e r t r o p o s p h e r e , o r a i r s t r e a m s . F o r e x a m p l e , a s t r o n g s o u t h e r l y a i r s t r e a m ( o r w a r m c o n v e y o r b e l t ) m a y c o n t r i b u t e t o l o w l e v e l w a r m a d v e c t i o n , w h e r e a s a s t r o n g d e s c e n d i n g d r y s t r e a m m a y b e a s s o c i a t e d w i t h s t r o n g p o t e n t i a l v o r t i c i t y a d v e c t i o n a l o f t a n d p o s s i b l y s t r a t o s p h e r i c w a r m a d v e c t i o n . A i r s t r e a m s t r a v e r s i n g t h e G u l f o f M e x i c o o r A t l a n t i c O c e a n m a y p r o v i d e m o i s t u r e f o r l a t e n t h e a t r e l e a s e . T h e o r i e n t a t i o n a n d m a g n i t u d e o f t h e s e a i r s t r e a m s s h o u l d a f f e c t t h e s t r e n g t h o f t h e f o r c i n g t e r m s i n e i t h e r t h e o r e t i c a l f r a m e w o r k a n d t h u s b e a s s o c i a t e d w i t h c y c l o n e d e e p e n i n g . 1 . 4 . A C o m p o s i t e A n a l y s i s A p p r o a c h . C o m p o s i t e a n a l y s i s h a s b e e n f r e q u e n t l y u s e d b y a t m o s p h e r i c s c i e n t i s t s t o i l l u s t r a t e t h e m e a n d i s t r i b u t i o n o f a v a r i a b l e f o r a s a m p l e o f e v e n t s ( Y a r n a l , 1 9 9 3 ) . C o m p o s i t i n g , 8 t h e c a l c u l a t i o n o f a v e r a g e m a p s f o r m u l t i p l e c a s e s , i s a u s e f u l f o r m o f s u m m a r i z a t i o n b e c a u s e o f i t s r e l a t i v e e a s e i n a p p l i c a t i o n a n d c o n c e p t u a l i z a t i o n . I n a d d i t i o n , c o m p o s i t i n g i s c o n s i d e r e d a m o r e o b j e c t i v e f o r m o f a n a l y s i s t h a n v i s u a l i n s p e c t i o n o f i n d i v i d u a l m a p s ( W i n k l e r , 1 9 8 8 ) a n d t e n d s t o d a m p e n t h e e f f e c t s o f e r r o r a n d e x t r e m e e v e n t s . C o m p o s i t e s c a n b e d i f fi c u l t t o i n t e r p r e t , h o w e v e r , i n i n s t a n c e s w h e n l a r g e c a s e - t o - c a s e v a r i a b i l i t y i s p r e s e n t . I n s u c h c i r c u m s t a n c e s , d i f f e r e n t m e t h o d s o f d a t a s u m m a r i z a t i o n ( e . g . , f a c t o r a n a l y s i s ) a r e m o r e a p p r o p r i a t e . N u m e r o u s c o m p o s i t e c y c l o n e c l i m a t o l o g i e s h a v e b e e n c o n d u c t e d ( f o r e x a m p l e , t h r e e - d i m e n s i o n a l w i n d , v o r t i c i t y , s t a b i l i t y , a n d m o i s t u r e fi e l d s ) , b u t t h e y h a v e r e m a i n e d l i m i t e d i n t h e i r a b i l i t y t o c o m p l e t e l y a n d a c c u r a t e l y d e s c r i b e e v o l v i n g c y c l o n i c s y s t e m s b e c a u s e o f t h e i r u s e o f c o n v e n t i o n a l i s o b a r i c s u r f a c e s . I s e n t r o p i c s u r f a c e s ( s u r f a c e s o f c o n s t a n t p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e ) a r e m o r e a p p r o p r i a t e f o r r e p r e s e n t i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l a i r fl o w . D e s p i t e t h i s f a c t , c o m p o s i t i n g f o r i s o b a r i c s u r f a c e s h a s r e v e a l e d t h e m e a n c y c l o n e t r a c k a n d s h o r t w a v e p o s i t i o n f o r C o l o r a d o c y c l o n e s ( F a w c e t t a n d S a y l o r , 1 9 6 5 ) a n d t h e i m p o r t a n c e o f t h e 3 0 0 m b j e t s t r e a k ( H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; A c h t o r a n d H o r n , 1 9 8 6 ) , m o i s t u r e e n t r a i n m e n t a n d i n s t a b i l i t y ( M a r s h m e n t a n d H o r n , 1 9 8 6 ) d u r i n g c y c l o g e n e s i s . C o m p o s i t e a n a l y s i s i s a n a p p r o p r i a t e a n a l y t i c a l a p p r o a c h f o r r e p r e s e n t a t i o n o f a i r s t r e a m s b e c a u s e c o n c e p t u a l m o d e l s d e s c r i b e a v e r a g e c o n d i t i o n s — - a p r o p e r t y i n h e r e n t i n t h e c o m p o s i t i n g t e c h n i q u e . S e c o n d l y , t h e e f f e c t i v e n e s s o f c o m p o s i t i n g f o r c a p t u r i n g m e a n c o n d i t i o n s a n d r e d u c i n g t h e v a r i a b i l i t y o r n o i s e f o r C o l o r a d o c y c l o n e s a m p l e s h a s b e e n d e m o n s t r a t e d p r e v i o u s l y ( F a w c e t t a n d S a y l o r , 1 9 6 5 ; H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; C a r r 9 a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ; A c h t o r a n d H o r n , 1 9 8 6 ; M a r s h m e n t a n d H o r n , 1 9 8 6 ) . 1 . 5 . S t a t e m e n t o f O b j e c t i v e s . T h e g e n e r a l b a c k g r o u n d a n d e m p h a s e s o f t h i s r e s e a r c h h a v e b e e n p r e s e n t e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n s . T h e s p e c i fi c o b j e c t i v e s o f t h i s s t u d y a r e a s f o l l o w s : 1 . D e s c r i b e a n d c o m p a r e t h e c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n o f a i r s t r e a m s f o r c o l d s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s w i t h d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t a l l i f e c y c l e s . T o a c c o m p l i s h t h i s o b j e c t i v e , c y c l o n e s w i l l b e d i v i d e d i n t o t h r e e t y p e s : e a r l y - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( 2 4 m b p r e s s u r e f a l l o c c u r s d u r i n g t h e i n i t i a l 2 4 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s ) , l a t e - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( 2 4 m b p r e s s u r e f a l l o c c u r s o r c o n t i n u e s 3 6 - 4 8 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s ) a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( 2 4 m b g r e a t e r p r e s s u r e f a l l d o e s n o t o c c u r f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s ) . G i v e n t h a t t h e c y c l o n e c l a s s e s d i f f e r i n t h e t i m i n g o f d e e p e n i n g b y d e fi n i t i o n , t h e i r a i r s t r e a m s p a t t e r n s a r e e x p e c t e d t o d i f f e r a c c o r d i n g l y . I d e n t i f y i n g a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n s a n d t e n d e n c i e s a s s o c i a t e d w i t h d i f f e r e n t l i f e c y c l e s s h o u l d b e u s e f u l f o r f o r e c a s t i n g c y c l o n e e v o l u t i o n . C o m p o s i t e a n a l y s i s w i l l b e u s e d t o d e r i v e m e a n s t r e a m l i n e m a p s f o r e a c h d e v e l o p m e n t t y p e . C o m p o s i t e s w i l l b e c a l c u l a t e d f o r m u l t i p l e i s e n t r o p i c s u r f a c e s r e p r e s e n t i n g a c r o s s e c t i o n f r o m t h e l o w e r t r o p o s p h e r e t o t h e l o w e r s t r a t o s p h e r e . T h e c o m p o s i t e s w i l l b e g e n e r a t e d f o r 1 2 — h o u r t i m e s t e p s b e g i n n i n g w i t h 1 2 h o u r s p r i o r t o c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) a n d c o n t i n u i n g t o 4 8 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s ( t + 4 8 ) . 2 . C o m p a r e t h e a i r fl o w c o n fi g u r a t i o n o f C o l o r a d o c y c l o n e s t o e x i s t i n g c o n c e p t u a l m o d e l s o f c y c l o n e a i r fl o w . C o m p o s i t e a i r s t r e a m m a p s f o r t h e t h r e e s t o r m t y p e s w i l l b e 1 0 c o m p a r e d t o p r e v i o u s l y - p r o p o s e d c o n c e p t u a l m o d e l s . A s u b j e c t i v e c o m p a r i s o n o f m a p f e a t u r e s w i l l b e c o n d u c t e d , a s n u m e r i c v a l u e s a r e n o t a v a i l a b l e f o r t h e c o n c e p t u a l m o d e l s . I n a d d i t i o n t o c o m p o s i t e a i r fl o w t o c u r r e n t m o d e l f o r c e r t a i n d e v e l o p m e n t t y p e s , a n a t t e m p t w i l l b e m a d e t o s u p p l e m e n t t h e c u r r e n t l i t e r a t u r e b y r e v e a l i n g t h e e v o l u t i o n o f t h e a i r s t r e a m s . O n e o u t c o m e o f t h i s e x e r c i s e i s a s e t o f p r o p o s e d m o d i f i c a t i o n s t o c u r r e n t a i r s t r e a m m o d e l s . 3 . S u m m a r i z e t h e c h a r a c t e r i s t i c s a n d e v o l u t i o n o f C o l o r a d o c y c l o n e s t h a t d e e p e n o r f a i l t o d e e p e n a s t h e y m o v e a w a y f r o m t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n . A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , t h e m a g n i t u d e a n d t i m i n g o f t h e s t r o n g e s t i n t e n s i t y o f C o l o r a d o c y c l o n e s a s t h e y t r a n s l a t e d o w n s t r e a m h a s a t r e m e n d o u s i m p a c t u p o n r e s u l t a n t s u r f a c e w e a t h e r i n t h e c e n t r a l a n d e a s t e r n U S . T o . u l t i m a t e l y b e a b l e t o f o r e c a s t s u r f a c e w e a t h e r i n t h i s r e g i o n , w e m u s t b e t t e r u n d e r s t a n d t h e d i f f e r e n c e s i n a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n f e a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h d e v e l o p i n g a n d n o n - d e v e l o p i n g s t o r m s . I n a d d i t i o n t o t h e p r e v i o u s l y - m e n t i o n e d s t r e a m l i n e m a p s , c o m p o s i t e s o f i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y , u p p e r l e v e l w i n d s p e e d , t h e r m a l fi e l d s , a n d m i d - a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c m o i s t u r e a r e p r e s e n t e d f o r m u l t i p l e t i m e s t e p s a n d c o m p a r e d f o r t h e t h r e e d i f f e r e n t c y c l o n e c l a s s e s . T o l i n k t h e s e fi n d i n g s w i t h p r e v i o u s m o d e l s o f c y c l o n e a i r fl o w a n d t h e fi r s t t w o o b j e c t i v e s o f t h i s r e s e a r c h , p a r t i c u l a r a t t e n t i o n w i l l b e g i v e n t o t h e a s s o c i a t i o n b e t w e e n t h e a i r s t r e a m s a n d t h e d i s t r i b u t i o n o f t h e o t h e r v a r i a b l e s a n d t h e t i m i n g o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t . 1 . 6 . E x p e c t e d C o n t r i b u t i o n s a n d A p p l i c a t i o n s o f t h e R e s e a r c h . T h e v a l i d i t y o r n e c e s s a r y m o d i fi c a t i o n s r e q u i r e d f o r e x i s t i n g c o n c e p t u a l c y c l o n e 1 1 m o d e l s s h o u l d b e c o m e a p p a r e n t t h r o u g h t h i s r e s e a r c h p r o j e c t . S i m p l y b y i n v e s t i g a t i n g t h e a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n s w i t h a l a r g e s a m p l e , v e r i fi c a t i o n o f e s t a b l i s h e d m o d e l s c a n b e m a d e . B y e x a m i n i n g a i r s t r e a m s f o r m u l t i p l e t i m e s t e p s a n d w i t h a h i g h e r v e r t i c a l r e s o l u t i o n t h a n h a s b e e n u s e d p r e v i o u s l y , t h e d e t a i l o f c u r r e n t a i r s t r e a m m o d e l s c a n b e i n c r e a s e d . E x a m i n a t i o n o f a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n f o r m u l t i p l e c y c l o n e t y p e s s h o u l d e l u c i d a t e i n f o r m a t i o n o n a i r fl o w v a r i a b i l i t y a s r e l a t e d t o h o w a s y s t e m d e v e l o p s a s i t m o v e s a w a y f r o m t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . F r o m a n e d u c a t i o n a l s t a n d p o i n t , i m p r o v e d a i r s t r e a m m o d e l s c a n b e u s e d t o d e v e l o p a n d p r e s e n t m o r e a c c u r a t e p o r t r a y a l s o f c y c l o n e a i r fl o w i n s y n o p t i c m e t e o r o l o g y a n d c l i m a t o l o g y c l a s s e s . N u m e r o u s a u t h o r s h a v e e x p r e s s e d d i s s a t i s f a c t i o n w i t h t h e N o r w e g i a n P o l a r F r o n t m o d e l ( C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ; M a s s a n d S c h u l t z , 1 9 9 3 ) a n d h a v e p r o p o s e d a l t e r n a t e c o n c e p t u a l m o d e l s o r i n c r e a s e d t h e c o m p l e x i t y o f e x i s t i n g m o d e l s . A i r s t r e a m m o d e l s , b e c a u s e o f t h e i r v i s u a l n a t u r e , a r e e a s i l y g r a s p e d b y s t u d e n t s a t a v a r i e t y o f l e v e l s . E x p l a n a t i o n o f c l o u d a n d p r e c i p i t a t i o n p a t t e r n s i n c y c l o n e s v i a a i r s t r e a m s a n d t h e i r c o n fl u e n c e z o n e s c a n b e a u s e f u l a n d a m o r e s a t i s f a c t o r y a l t e r n a t i v e t o t h e t r a d i t i o n a l l y p r e s e n t e d " f r o n t a l l i f t i n g " . M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 , p g . 9 1 0 ) a c k n o w l e d g e t h a t " . . . t h e c o n v e y o r b e l t a p p r o a c h h a s h a d a b e n e f i c i a l i n fl u e n c e b y e n c o u r a g i n g a s h i f t i n t h e s y n o p t i c i a n ’ s v i e w p o i n t a w a y f r o m p r e e x i s t i n g f r o n t a l z o n e s a s t h e s e a t o f m o s t w e a t h e r t o w a r d a g r e a t e r c o n s i d e r a t i o n o f e v o l u t i o n s a n d i n t e r a c t i o n s o f t h e m a j o r fl o w s o f m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s . " T h e a s p e c t o f t h i s r e s e a r c h c o n c e r n e d w i t h t h e v e r i fi c a t i o n , i m p r o v e m e n t a n d e x p a n s i o n o f e x i s t i n g c y c l o n e m o d e l s s h o u l d i n c r e a s e t h e a c c u r a c y w i t h w h i c h c y c l o n e s c a n b e d e s c r i b e d . ’ 1 2 F i n a l l y , d e v e l o p m e n t o f b e t t e r c y c l o n e a i r fl o w m o d e l s t h a t i n c o r p o r a t e e v o l u t i o n o f t h e a i r s t r e a m s w i l l b e n e fi t a t t e m p t s t o f o r e c a s t c e n t r a l a n d e a s t e r n U S . w e a t h e r . E x a m i n i n g v a r i a t i o n s i n t h e a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n f o r c y c l o n e s t h a t d e e p e n o r f a i l t o d e e p e n m a y e x p o s e i m p o r t a n t c y c l o n e d e e p e n i n g " s i g n a t u r e s , " i n d i c a t i n g c y c l o n e m a t u r a t i o n o r d i s s i p a t i o n . A s n u m e r i c f o r e c a s t m o d e l s b e c o m e i n c r e a s i n g l y c o m p l e x , a b e t t e r s y n o p t i c u n d e r s t a n d i n g o f t h e a i r s t r e a m e v o l u t i o n h a s g r e a t s i g n i fi c a n c e f o r t h o s e c o n c e r n e d w i t h i n t e r p r e t i n g m o d e l o u t p u t . 1 . 7 . O r g a n i z a t i o n . T h e r e m a i n i n g m a t e r i a l o f t h i s d i s s e r t a t i o n i s o r g a n i z e d a s f o l l o w s : C h a p t e r 2 , R e v i e w o f t h e L i t e r a t u r e , p r e s e n t s a n o v e r v i e w o f t h e c y c l o n e l i t e r a t u r e , b e g i n n i n g w i t h a t r e a t m e n t o f t h e fi r s t i n v e s t i g a t i o n s o f l o w p r e s s u r e s y s t e m s . A f t e r t h e m o s t r e c e n t t h e o r i e s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t a r e p r e s e n t e d , a d i s c u s s i o n o f I c e c y c l o g e n e s i s i s p r o v i d e d . F i n a l l y , c y c l o n e c l i m a t o l o g i e s a n d a i r s t r e a m m o d e l s a r e s u m m a r i z e d . C h a p t e r 3 , M e t h o d o l o g y , p r o v i d e s d e t a i l e d d e s c r i p t i o n s o f c y c l o n e d e fi n i t i o n s a n d c l a s s i fi c a t i o n p r o c e d u r e s a n d p r e s e n t s t h e m e t h o d s u s e d t o c a r r y o u t t h e r e s e a r c h . C h a p t e r s 4 , 5 , a n d 6 p r e s e n t t h e r e s u l t s a n d a n a l y t i c a l d i s c u s s i o n f o r t h e t h r e e c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s ( e a r l y - , l a t e - a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ) . T h e s e c h a p t e r s i n c l u d e a n e x p l a n a t i o n o f t h e a i r s t r e a m e v o l u t i o n b y t i m e s t e p , a s u m m a r y o f t h e k e y p o i n t s o f c y c l o n e e v o l u t i o n ( p r e s e n t e d a s a s e r i e s o f a i r fl o w s c h e m a t i c s ) , a n d a d i s c u s s i o n o f t h e f u n d a m e n t a l d i f f e r e n c e s b e t w e e n c y c l o n e t y p e s . C h a p t e r 7 , D i s c u s s i o n a n d C o n c l u s i o n s , p r e s e n t s t h e i m p o r t a n t fi n d i n g s o f t h e r e s e a r c h r e g a r d i n g t h e a i r s t r e a m s , p o t e n t i a l v o r t i c i t y , a n d c y c l o n e e v o l u t i o n . 1 3 C h a p t e r 2 L I T E R A T U R E R E V I E W 2 . 1 . O v e r v i e w . M i d - l a t i t u d e c y c l o n e s h a v e b e e n s t u d i e d e x t e n s i v e l y f o r o v e r o n e h u n d r e d y e a r s . T h e l a r g e b o d y o f l i t e r a t u r e t h a t h a s d e v e l o p e d f r o m t h e e f f o r t s o f n u m e r o u s s c i e n t i s t s c o n t a i n s m a n y c o m p o n e n t s t h a t a r e r e l e v a n t t o t h i s r e s e a r c h . T h e r e v i e w p r e s e n t e d h e r e s u m m a r i z e s t h e i m p o r t a n t w o r l m t h a t f o c u s o n 1 ) t h e t h e o r i e s o f c y c l o g e n e s i s a n d c y c l o n e d e v e l o p m e n t , 2 ) t h e a p p l i c a t i o n o f p o t e n t i a l v o r t i c i t y t h i n k i n g t o c y c l o n e d e v e l o p m e n t , 3 ) t h e c l i m a t o l o g y o f c y c l o n e f r e q u e n c y a n d m o v e m e n t a n d 4 ) a i r fl o w w i t h i n c y c l o n i c s y s t e m s . 2 . 2 . A B r i e f S u m m a r y o f t h e T h e o r i e s o f C y c l o g e n e s i s a n d C y c l o n e D e v e l o p m e n t . 2 . 2 . 1 . T h r m T h e r e l F r o n M o d e l B l i n i I T h e o r g a n i z e d s t u d y o f c y c l o g e n e s i s a n d c y c l o n e s t r u c t u r e b e g a n i n t h e m i d - 1 8 0 0 s . T h e t h e r m a l , o r c o n v e c t i o n a l , t h e o r y o f c y c l o g e n e s i s a r o s e f r o m t h e a p p l i c a t i o n o f t h e p h y s i c s t h a t g o v e r n a d i a b a t i c c h a n g e s i n c o n t r o l l e d g a s e s t o a t m o s p h e r i c p h e n o m e n a ( K u t z b a c h , 1 9 7 9 ; P a l m e n a n d N e w t o n , 1 9 6 9 ) . E s p y ( 1 8 4 1 ) e x p l a i n e d t h e f o r m a t i o n o f c l o u d s i n c y c l o n e s a s s a t u r a t i o n a c h i e v e d t h r o u g h a d i a b a t i c c o o l i n g o f r i s i n g a i r a n d s p e c u l a t e d t h a t t h e h e a t i n g p r o d u c e d b y t h e l a t e n t e n e r g y r e l e a s e d u r i n g c o n d e n s a t i o n e n h a n c e d r i s i n g m o t i o n . H e p o r t r a y e d t h e c y c l o n i c s t o r m a s a n i n w a r d 1 4 1 5 c i r c u l a t i o n o f w i n d t o w a r d a c e n t e r o f t h e r m a l l y - i n d u c e d l o w p r e s s u r e . F e r r e l ( 1 8 6 0 ) l a t e r e n d o r s e d t h i s m e c h a n i s m f o r p r e s s u r e f a l l s a n d a l s o e x p a n d e d o n t h e w o r k o f E s p y b y a t t e m p t i n g t o d e s c r i b e t h e d e fl e c t i o n o f a i r fl o w i n l o w p r e s s u r e s y s t e m s b a s e d i n p a r t o n i d e a s p r e s e n t e d b y C o r i o l i s ( K u t z b a c h , 1 9 7 9 ) . H e l m h o l t z ( 1 8 7 6 ) l a t e r i n c o r p o r a t e d t h e c o n c e p t s o f c o n s e r v a t i o n o f a n g u l a r m o m e n t u m a n d c e n t r i f u g a l f o r c e t o d e v e l o p i n g n o t i o n s o f c y c l o n e a i r fl o w i n o r d e r t o e x p l a i n t h e i n t e n s i fi c a t i o n t o w a r d t h e c e n t e r o f t h e v o r t e x a n d c i r c u l a r fl o w a r o u n d t h e s t o r m c e n t e r . H e r e c o g n i z e d t h a t s u r f a c e f r i c t i o n w o u l d p r o d u c e c r o s s - i s o b a r i c fl o w a n d i n d u c e v e r t i c a l m o t i o n b y c o n t i n u i t y ( H e l m h o l t z , 1 8 7 6 ) . F e r r e l ( 1 8 8 0 ) l i n k e d k i n e m a t i c t h e o r y w i t h t h e r m o d y n a m i c s b y d e r i v i n g t h e t h e r m a l w i n d r e l a t i o n s h i p , w h i c h d e s c r i b e s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n h o r i z o n t a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a n d v e r t i c a l w i n d s h e a r . M a r g u l e s ( 1 9 0 6 ) a t t e m p t e d o n e o f t h e fi r s t c a l c u l a t i o n s o f t h e e n e r g y b u d g e t o f a c y c l o n e , r e c o g n i z i n g t h a t p o t e n t i a l e n e r g y w a s a s s o c i a t e d w i t h h o r i z o n t a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a n d t h a t m o s t u p w a r d m o t i o n o c c u r r e d a l o n g t h e s e d i s c o n t i n u i t i e s . D i n e s ( 1 9 1 1 ) f u r t h e r c o n t r i b u t e d t o t h e r m a l t h e o r y , s t a t i n g t h a t t h e s u r f a c e c y c l o n e w a s a r e s u l t o f a i r ' b e i n g " s u c k e d u p w a r d s , ” a n e a r l y c o n c e p t u a l t r e a t m e n t o f t h e s u r f a c e l o w p r e s s u r e a s f a ‘ r e s u l t o f u p p e r l e v e l p r o c e s s e s . T h e s e w o r k s , a l o n g w i t h s e v e r a l o t h e r s n o t d e s c r i b e d h e r e , c r e a t e d t h e f o u n d a t i o n f o r t h e p o l a r f r o n t c y c l o n e t h e o r y . T h e N o r w e g i a n p o l a r f r o n t m o d e l , s t i l l u s e d a s a s i m p l e c o n c e p t u a l d e s c r i p t i o n o f c y c l o n e s t r u c t u r e a t t h e s u r f a c e t o d a y , d e v e l o p e d f o l l o w i n g a n e f f o r t t o p r o d u c e e f f e c t i v e m o d e l s o f t h e a t m o s p h e r e w i t h a d a t a n e t w o r k t h a t w a s t e m p o r a l l y , s p a t i a l l y a n d v e r t i c a l l y l i m i t e d ( B j e r k n e s , 1 9 1 9 ; B j e r k n e s a n d S o l b e r g , 1 9 2 2 ) . T h e p o l a r f r o n t m o d e l 1 6 e m p h a s i z e s t h e p r e e x i s t e n c e o f a s 1 0 p i n g f r o n t a l b o u n d a r y ( i . e . , t e m p e r a t u r e g r a d i e n t c o n c e n t r a t e d i n a n a r r o w b a n d ) a n d d e s c r i b e s t h e c y c l o n e a s a w a v e t h a t i n i t i a t e s a l o n g t h i s f r o n t . T h e c y c l o n e a c q u i r e s a n d d e p l e t e s e n e r g y a s a i r fl o w m o v e s a l o n g t h i s f r o n t a l s u r f a c e . Z o n e s o f c o n v e r g e n c e w i t h i n t h e w a v e p r o v i d e a l i f t i n g m e c h a n i s m a n d t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t c o n t r o l s t h e m a g n i t u d e o f a s c e n d i n g m o t i o n . T h e c y c l o n e g e n e r a l l y d e v e l o p s t w o f r o n t s a s t h e p e r t u r b a t i o n g r o w s , a c o l d f r o n t a n d w a r m f r o n t , w i t h t h e f o r m e r u l t i m a t e l y a d v a n c i n g u p o n t h e l a t e r i n t h e o c c l u s i o n p r o c e s s . A i r fl o w g r a d u a l l y a s c e n d s i n t h e w a r m s e c t o r o f t h e c y c l o n e ( e q u a t o r w a r d o f t h e w a r m f r o n t i n t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e ) , w h i l e d e s c e n d i n g f r o m t h e c o l d r e g i o n d o w n t h e m o r e s t e e p l y - s l o p e d c o l d f r o n t . T h e w a r m f r o n t i s o f t e n a s s o c i a t e d w i t h s t r a t i f o r m p r e c i p i t a t i o n ; t h e c o l d f r o n t i n d u c e s a n a r r o w b a n d o f p r e c i p i t a t i o n a s s o c i a t e d w i t h s t r o n g e r v e r t i c a l m o t i o n s . E v e n t u a l l y , t h e c y c l o n e a c q u i r e s a c o l d c o r e n e a r t h e s u r f a c e w i t h w a r m a i r p o s i t i o n e d . a l o f t ( B j e r k n e s a n d S o l b e r g , 1 9 2 2 ) . B j e r k n e s ( 1 9 3 7 ) u s e d t h e g r a d i e n t w i n d r e l a t i o n s h i p t o d e d u c e t h e e x i s t e n c e o f a r e g i o n o f u p p e r l e v e l c o n v e r g e n c e u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s a n d u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e d o w n s t r e a m f r o m t h e t r o u g h a x i s i n a n u p p e r a t m o s p h e r i c w a v e d i s t u r b a n c e . U s i n g t h e t e n d e n c y e q u a t i o n , d e r i v e d f r o m t h e C o n t i n u i t y a n d h y d r o s t a t i c e q u a t i o n s , B j e r k n e s w a s a b l e t o l i n k t h e u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e p a t t e r n t o t h e l o w l e v e l p r e s s u r e fi e l d . F o l l o w i n g t h i s s t u d y , R o s s b y ( 1 9 3 9 ) d e m o n s t r a t e d t h a t t h e o c c u r r e n c e o f l o n g w a v e s a t t h e h e m i s p h e r i c s c a l e c o u l d b e p r e d i c t e d b y c o n s i d e r i n g a b s o l u t e v o r t i c i t y c o n s e r v a t i o n o n a l e v e l o f n o n d i v e r g e n c e . O n e o f t h e s i m p l e s t m o d e l s o f m i d - t r o p o s p h e r i c w a v e s , t h e o n e - p a r a m e t e r b a r o t r o p i c m o d e l , w a s d e r i v e d f r o m t h e w o r k o f R o s s b y ( 1 9 3 9 ) a n d 1 7 B j e r k n e s a n d H o l m b o e ( 1 9 4 4 ) . T h i s m o d e l , c o n s t r a i n e d t o a l e v e l o f n o n d i v e r g e n c e ( u s u a l l y a p p r o x i m a t e d b y t h e 5 0 0 m b l e v e l ) i n a n a t m o s p h e r e c h a r a c t e r i z e d b y n o h o r i z o n t a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s , d e s c r i b e s w a v e e v o l u t i o n a s a f u n c t i o n o f a b s o l u t e v o r t i c i t y a d v e c t i o n . T h e o n e - p a r a m e t e r b a r o t r o p i c m o d e l d e s c r i b e s t h e r e l a t i v e p o s i t i o n o f a w a v e i n t e r m s o f t h e a d v e c t i o n o f r e l a t i v e g e o s t r o p h i c v o r t i c i t y ( w h i c h i n c r e a s e s w i t h i n c r e a s i n g c y c l o n i c c u r v a t u r e ) a n d t h e m e r i d i o n a l a d v e c t i o n o f e a r t h v o r t i c i t y ( w h i c h i n c r e a s e s t o w a r d t h e p o l e s ) . D o w n s t r e a m a d v e c t i o n o f p o s i t i v e ( n e g a t i v e ) r e l a t i v e v o r t i c i t y b y a w e s t e r l y a i r s t r e a m r e p o s i t i o n s t h e n e g a t i v e ( p o s i t i v e ) d e p a r t u r e s i n t h e g e o p o t e n t i a l h e i g h t f i e l d d o w n s t r e a m . A t a l l w a v e l e n g t h s , t h e a d v e c t i o n o f e a r t h v o r t i c i t y c o u n t e r a c t s t h e d o w n s t r e a m m o t i o n o f t h e w a v e , r e s u l t i n g i n a p r o p a g a t i o n r a t e s l o w e r t h a n t h e a d v e c t i n g c u r r e n t . A t s h o r t w a v e l e n g t h s ( g r e a t e r c u r v a t u r e a n d r e l a t i v e v o r t i c i t y ) t h e e a r t h v o r t i c i t y ” b e t a " e f f e c t i s m i n i m a l ; c o n v e r s e l y , l o n g e r w a v e s h a v e r e d u c e d r e l a t i v e v o r t i c i t y a n d h a v e a s t r o n g e r b e t a c o m p o n e n t . T h e w a v e s p e e d i s t h u s n e g a t i v e l y r e l a t e d t o t h e w a v e l e n g t h . S h o r t w a v e s m o v e m o s t r a p i d l y a n d l o n g w a v e s m o v e m o s t s l o w l y , p o s s i b l y e v e n r e t r o g r a d i n g . A s w a v e s p r o g r e s s e q u a t o r w a r d , e a r t h v o r t i c i t y b e c o m e s s m a l l . C o n s e q u e n t l y , t h e r e l a t i v e v o r t i c i t y m a g n i t u d e i n c r e a s e s a s a b s o l u t e v o r t i c i t y i s c o n s e r v e d a n d w a v e s a p p e a r t o s t r e n g t h e n . S i m i l a r l y , w a v e s a p p e a r t o w e a k e n a s t h e y m o v e p o l e w a r d . A l t h o u g h n o v e r t i c a l m o t i o n s o r c o u p l i n g a r e i m p l i e d ( a n d t h e r e f o r e n o p r e d i c t i o n s f o r o t h e r a t m o s p h e r i c l e v e l s ) b y t h e b a r o t r o p i c m o d e l , i t i s u s e f u l f o r d e t e r m i n i n g t h e p r o p a g a t i o n o f w a v e d i s t u r b a n c e s b e c a u s e o f t h e t e n d e n c y o f m i d - t r o p o s p h e r i c fl o w t o a p p r o a c h t h e n o n - d i v e r g e n t c o n d i t i o n ( H o l t o n , 1 9 7 2 ) . T h e e q u i v a l e n t b a r o t r o p i c m o d e l i s s o m e w h a t m o r e r e a l i s t i c i n t h a t i t a l l o w s a 1 8 h o r i z o n t a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t . H o w e v e r , t h e m o d e l r e m a i n s c r u d e b y r e s t r i c t i n g g e o s t r o p h i c w i n d s a t a l l l e v e l s t o a n o r i e n t a t i o n p a r a l l e l t o t h e i s o t h e r m s , w e i g h t i n g c o m p o n e n t s o f h o r i z o n t a l a n d v e r t i c a l w i n d s p e e d w i t h s p a t i a l a n d t e m p o r a l a v e r a g e s a n d i g n o r i n g s c a l e e f f e c t s a n d s t a t i c s t a b i l i t y ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . T h e e q u i v a l e n t b a r o t r o p i c m o d e l a l s o n e g l e c t s t h e r m a l a d v e c t i o n s b y d e s i g n a t i n g v o r t i c i t y a d v e c t i o n a s t h e s i n g u l a r f o r c i n g t e r m f o r v e r t i c a l m o t i o n s , t h o u g h i n a m o r e s o p h i s t i c a t e d t h e r m a l e n v i r o n m e n t t h a n t h e o n e - p a r a m e t e r b a r o t r o p i c m o d e l . W i t h o u t t h e r m a l a d v e c t i o n s , s u r f a c e t o 5 0 0 m b d e v e l o p m e n t f e e d b a c k i s r e s t r i c t e d , r e s u l t i n g i n p o o r l y d e fi n e d c y c l o n e d e e p e n i n g ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . C h a r n e y ( 1 9 4 7 ) a n d E a d y ( 1 9 4 9 ) , e q u i p p e d w i t h e x p a n d i n g u p p e r a i r d a t a , i n t r o d u c e d a m o r e s o p h i s t i c a t e d n o t i o n o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t i n t h e f r a m e w o r k o f a d e v e l o p i n g b a r o c l i n i c w a v e . T h e s e n e w m o d e l s i n c o r p o r a t e d b o t h c o n t i n u o u s v e r t i c a l w i n d s h e a r a n d v e r t i c a l v a r i a t i o n s o f e a r t h ’ s a n g u l a r v e l o c i t y i n b a s i c w e s t e r l y a i r fl o w . I n s t a b i l i t y i n a b a r o c l i n i c c u r r e n t w a s s h o w n t o i n c r e a s e w i t h i n c r e a s i n g l a t i t u d e , v e r t i c a l s h e a r , l a p s e r a t e , a n d d e c r e a s i n g w a v e l e n g t h . C h a r n e y ( 1 9 4 7 ) f o u n d t h a t u n s t a b l e w a v e s ( s h o r t e r w a v e l e n g t h ) p r o p a g a t e d e a s t w a r d a n d t i l t e d w e s t w a r d w i t h h e i g h t . H e a l s o d e m o n s t r a t e d t h a t m o d e l e d m a x i m u m v e r t i c a l v e l o c i t i e s o c c u r r e d b e t w e e n t h e t r o u g h a n d t h e d o w n s t r e a m p o i n t o f i n fl e c t i o n i n t h e g e o p o t e n t i a l h e i g h t i s o h y p s e . I n l a t e r r e s e a r c h , E l i a s s e n ( 1 9 6 5 ) d e s c r i b e d t h e m e c h a n i c s o f t w o c y c l o n e d e v e l o p m e n t a l t y p e s : s h a l l o w s u r f a c e c y c l o n e s w e r e b e s t r e p r e s e n t e d b y t h e p o l a r f r o n t m o d e l , w h i l e l a r g e - s c a l e d e e p c y c l o n e s b e h a v e d a c c o r d i n g t o b a r o c l i n i c i n s t a b i l i t y . 1 9 Q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y p e r m i t s d e s c r i p t i o n o f t h e v e r t i c a l m o t i o n a n d g e o p o t e n t i a l h e i g h t t e n d e n c y i n d e v e l o p i n g w a v e s i n t e r m s o f h o r i z o n t a l t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n a n d v o r t i c i t y a d v e c t i o n ( S u t c l i f f e , 1 9 4 7 ; C r e s s m a n , 1 9 6 1 ; H o l t o n , 1 9 7 2 ; T r e n b e r t h , 1 9 7 8 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) , a n d n u m e r o u s n u m e r i c a l m o d e l s h a v e b e e n f o r m u l a t e d u s i n g i t s a s s u m p t i o n s ( F r e d e r i c k s e n , 1 9 7 9 ; M c G i n l e y , 1 9 8 2 ; H a y e s e t a l . , 1 9 8 7 ; C l a r k , 1 9 9 0 ; K u o e t a l . , 1 9 9 1 ) . T h e g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y e q u a t i o n ( a l s o r e f e r r e d t o a s t h e p r e s s u r e t e n d e n c y e q u a t i o n ) a n d t h e s o - c a l l e d " o m e g a " e q u a t i o n l i e a t t h e c o r e o f q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y . B o t h e q u a t i o n s a r e d e r i v e d f r o m t h e v o r t i c i t y a n d t h e r m o d y n a m i c e q u a t i o n s . T h e g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y e q u a t i o n i s a p r o g n o s t i c e q u a t i o n t h a t r e l a t e s g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y t o v o r t i c i t y a d v e c t i o n a n d d i f f e r e n t i a l t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n w i t h h e i g h t , w h e r e a s t h e o m e g a e q u a t i o n i s a d i a g n o s t i c e q u a t i o n t h a t r e l a t e s v e r t i c a l m o t i o n t o d i f f e r e n t i a l v o r t i c i t y a d v e c t i o n w i t h h e i g h t a n d t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n . W i t h i n t h e g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y e q u a t i o n ( E q . 1 ) : fl i p a : V 2 + — . ( ” X R a s - 3 ! " 3 ( 9 Z 2 o 7 - + ( f 0 — p — ) [ - V g - V , , ( 5 7 — ) _ [ o _ _ _ d e E q . 1 R d 6 p 8 p . 9 c h 6 p ( w h e r e z f i s t h e C o r i o l i s p a r a m e t e r , i s t h e s t a t i c s t a b i l i t y p a r a m e t e r , X ) 1 ? I — V g ' V I M . . . + f ) ] X i s t h e g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y , p i s p r e s s u r e , 0 , , i s t h e d i a b a t i c h e a t i n g t e r m , i s g e o s t r o p h i c v o r t i c i t y , a n d Z i s t h e g e o p o t e n t i a l h e i g h t ) t h e l e f t h a n d t e r m d e s c r i b e s t h e p o s i t i v e o r n e g a t i v e t e n d e n c y f o r c h a n g e i n t h e g e o p o t e n t i a l h e i g h t fi e l d i n r e s p o n s e t o t h e ” f o r c i n g ” t e r m s o n t h e r i g h t s i d e o f t h e e q u a t i o n . T h e fi r s t t e r m o n t h e r i g h t 2 0 d e s c r i b e s t h e c h a r a c t e r a n d m a g n i t u d e o f v o r t i c i t y a d v e c t i o n , w i t h p o s i t i v e ( n e g a t i v e ) v o r t i c i t y a d v e c t i o n c o r r e s p o n d i n g t o h e i g h t f a l l s ( r i s e s ) . T h i s t e r m r e l a t e s t o t h e p r o p a g a t i o n o f t h e d i s t u r b a n c e ; p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n i n d u c e s r i s i n g m o t i o n a n d a d i a b a t i c c o o l i n g , w h i c h i n t u r n c r e a t e s l o w e r e d h e i g h t s d o w n s t r e a m . S i m i l a r l y , n e g a t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n u p s t r e a m f r o m t h e s h o r t w a v e i n d u c e s d e s c e n d i n g m o t i o n a n d a d i a b a t i c w a r m i n g , w h i c h c r e a t e s h e i g h t r i s e s u p s t r e a m o f t h e s y s t e m . T h e s e c o n d t e r m o n t h e r i g h t s i d e o f E q . 1 i n d i c a t e s t h a t g e o p o t e n t i a l h e i g h t f a l l s ( r i s e s ) a r e a s s o c i a t e d w i t h d e c r e a s i n g c o l d ( w a r m ) a d v e c t i o n w i t h h e i g h t . T y p i c a l l y , t h i s t h e r m a l a d v e c t i o n t e r m c o m e s i n t o e f f e c t a f t e r t h e v o r t i c i t y a d v e c t i o n t e r m h a s i n i t i a t e d a c y c l o n i c c i r c u l a t i o n a n d e s t a b l i s h e s a i r fl o w a c r o s s a t h e r m a l g r a d i e n t . W a r m a d v e c t i o n i n l o w e r l e v e l s ( i . e . , d e c r e a s i n g w a r m a d v e c t i o n w i t h h e i g h t ) c r e a t e s h e i g h t r i s e s i m m e d i a t e l y d o w n s t r e a m o f t h e s u r f a c e c y c l o n e p o s i t i o n , a n d l o w l e v e l c o l d a d v e c t i o n d e e p e n s t h e w a v e i m m e d i a t e l y u p s t r e a m o f t h e s u r f a c e c y c l o n e p o s i t i o n . T h e i n c l u s i o n o f w a r m a n d c o l d a d v e c t i o n t e r m s i s s i g n i fi c a n t i n t h e p r e d i c t i o n o f w a v e i n t e n s i fi c a t i o n ; m o d e l s t h a t n e g l e c t t h e s e t e r m s ( b a r o t r o p i c , e q u i v a l e n t b a r o t r o p i c ) h a v e d i f fi c u l t y h a n d l i n g d e e p e n i n g a n d c a n o n l y r e p r e s e n t t h e a d v e c t i o n o f t h e d i s t u r b a n c e . T h e o m e g a e q u a t i o n ( E q . 2 ) : . 5 2 ~ n g + fi fl = _ ~ . & i g p g 5 P [ - V 8 ” V I I ( ; 8 + fl ] a z + V i i " V g ° V p a — p ) 1 5 q . 2 w h e r e w i s t h e v e r t i c a l m o t i o n a n d a l l o t h e r v a r i a b l e s h a v e t h e i r c o n v e n t i o n a l m e a n i n g s a s a b o v e ) d e s c r i b e s t h e l o c a l v e r t i c a l m o t i o n d i a g n o s e d f r o m v o r t i c i t y a n d t h e r m a l 2 1 a d v e c t i o n f o r c i n g . T h e fi r s t t e r m o n t h e r i g h t s i d e o f E q . 2 i n d i c a t e s t h a t i n c r e a s i n g p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n w i t h h e i g h t i n d u c e s a s c e n d i n g m o t i o n , w h i c h i s u s u a l l y t r u e f o r s y s t e m s c h a r a c t e r i z e d b y w i n d s i n c r e a s i n g w i t h h e i g h t . T h e s e c o n d t e r m a s s o c i a t e s w a r m ( c o l d ) a d v e c t i o n w i t h r i s i n g ( d e s c e n d i n g ) m o t i o n . U s i n g t h e g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y a n d o m e g a e q u a t i o n s , i t i s p o s s i b l e t o e x p l a i n c e r t a i n f e a t u r e s o f t h e d e v e l o p m e n t o f a c y c l o n e . P o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n p r o d u c e s h o r i z o n t a l d i v e r g e n c e a l o f t , s u r f a c e c o n v e r g e n c e , a n d r i s i n g m o t i o n b e n e a t h t h e r e g i o n o f s t r o n g e s t a d v e c t i o n s . T h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n r e s p o n d i n g t o t h e s u r f a c e c o n v e r g e n c e p a t t e r n a d v e c t s w a r m a i r ( p o s i t i v e t h i c k n e s s e s ) n o r t h w a r d a n d c o l d a i r ( n e g a t i v e t h i c k n e s s e s ) s o u t h w a r d . S u r f a c e p r e s s u r e f a l l s a r e m a x i m i z e d i n t h e r e g i o n o f b e s t o v e r l a p b e t w e e n z o n e s o f u p p e r l e v e l P V A a n d l o w l e v e l w a r m a d v e c t i o n , w h i c h t y p i c a l l y a r e l o c a t e d d o w n s t r e a m o f t h e u p p e r l e v e l t r o u g h a x i s a n d a h e a d o f t h e w a r m f r o n t . L o w l e v e l c o l d a d v e c t i o n b e h i n d t h e s u r f a c e s y s t e m , b y r e d u c i n g g e o p o t e n t i a l h e i g h t s , e n h a n c e s t h e h e i g h t g r a d i e n t s o u t h w e s t o f t h e c y c l o n e , a m p l i f y i n g t h e t r o u g h a n d p o s s i b l y p r o d u c i n g a n u p p e r - l e v e l w i n d m a x i m u m w h i c h ( H o l t o n , 1 9 7 2 ; C a r l s o n 1 9 9 1 ) f u r t h e r i n c r e a s e s t h e s t r e n g t h o f t h e a d v e c t i o n s a n d r i s i n g m o t i o n s . A s e c o n d a r y s p e e d m a x i m u m m a y d e v e l o p i n t h e a r e a o f s t r o n g e s t n o r t h w a r d w a r m a d v e c t i o n a n d t h e a r e a o f d e v e l o p i n g h e i g h t g r a d i e n t t h e r e ( H o l t o n , 1 9 7 2 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . T h e z o n e o f e n h a n c e d d e e p e n i n g a s s o c i a t e d w i t h t h e s t r o n g e s t l o w l e v e l c o l d a d v e c t i o n m i g h t p r o d u c e a t r o p o p a u s e f o l d , f u r t h e r c o n t r i b u t i n g t o i n t e n s i fi c a t i o n b y i n d u c i n g w a r m a d v e c t i o n a l o f t ( U c c e l l i n i e t a l . , 1 9 8 5 ) . T h e c y c l o n e p o s i t i o n m o v e s i n t h e d i r e c t i o n o f s t r o n g e s t v e r t i c a l m o t i o n s i m p l i e d b y t h e o m e g a e q u a t i o n a n d b e t w e e n t h e r e g i o n s o f h e i g h t f a l l s a n d r i s e s 2 2 a s i n d i c a t e d b y t h e g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y e q u a t i o n ( H o l t o n , 1 9 7 2 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . B a r o c l i n i c m o d e l s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t i n c o r p o r a t e q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y . U n l i k e e q u i v a l e n t b a r o t r o p i c m o d e l s , b a r o c l i n i c m o d e l s a l l o w g e o s t r o p h i c w i n d s t o c h a n g e d i r e c t i o n w i t h h e i g h t . A n e x a m p l e o f a b a r o c l i n i c m o d e l , t h e t w o - p a r a m e t e r b a r o c l i n i c m o d e l ( H o l t o n , 1 9 7 2 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) , p r e d i c t s g e o p o t e n t i a l t e n d e n c y a t t w o l e v e l s . T h e t w o — p a r a m e t e r m o d e l c o n s i s t s o f a v o r t i c i t y a d v e c t i o n t e r m a n d a d e v e l o p m e n t t e r m t h a t i s d e fi n e d a s t h e l o c a l r a t e o f v o r t i c i t y g e n e r a t i o n a t a m e a n l e v e l . T h i s d e v e l o p m e n t t e r m i s d e fi n e d a s t h e a d v e c t i o n o f t h e r m a l v o r t i c i t y b y t h e t h e r m a l w i n d , w h e r e t h e r m a l v o r t i c i t y i s d e fi n e d a s t h e v e c t o r d i f f e r e n c e i n v o r t i c i t y b e t w e e n t h e s u r f a c e a n d a m e a n l e v e l . T h e r e f o r e , d e v e l o p m e n t a t a s e l e c t e d l e v e l i s r e l a t e d t o t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n . B a r o c l i n i c i n s t a b i l i t y , t h e n , i s a n e x p r e s s i o n o f t h e l i k e l i h o o d f o r i n t e n s i fi c a t i o n o f a w a v e b a s e d u p o n t h e q u a s i g e o s t r o p h i c c r i t e r i a . N u s s a n d A n t h e s ( 1 9 8 7 ) h a v e s h o w n t h a t t h e i n i t i a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t a n d s t a t i c s t a b i l i t y h a v e t h e s t r o n g e s t i m p a c t u p o n t h e m a n n e r i n w h i c h a w a v e d e v e l o p s a n d m a y h a v e a d a m p e n e d o r e n h a n c e d e f f e c t b a s e d o n t h e p r e s e n c e o f l a t e n t h e a t i n g a n d s u r f a c e h e a t a n d m o i s t u r e fl u x e s . A p h e n o m e n o n t h a t c a n b e p r e s e n t e d i n q u a s i g e o s t r o p h i c t e r m s a n d h a s b e e n n o t e d a s a p o s s i b l e c o n t r i b u t o r t o s t r o n g c y c l o g e n e s i s i s t h e t r o p o p a u s e f o l d ( U c c e l l i n i e t a l . , 1 9 8 5 ; K o n r a d a n d C o l u c c i , 1 9 8 9 ; H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 . P a r t 1 a n d 2 ) . A m p l i fi c a t i o n o f a s h o r t w a v e t r o u g h b y b a r o c l i n i c p r o c e s s e s c a n r e s u l t i n e n h a n c e d h e i g h t f a l l s a n d s u c h h e i g h t f a l l s c a n r e s u l t i n a l o w e r i n g o f t h e t r o p o p a u s e . T h e t r o p o p a u s e ( i d e n t i fi e d a s t h e r e g i o n s e p a r a t i n g w a r m a i r c h a r a c t e r i z e d b y r e l a t i v e l y h i g h s t a b i l i t y a n d 2 3 p o t e n t i a l v o r t i c i t y a i r f r o m c o o l e r t r o p o s p h e r i c a i r w i t h w e a k e r v a l u e s o f p o t e n t i a l v o r t i c i t y a n d s t a t i c s t a b i l i t y ) h a s b e e n d o c u m e n t e d p e n e t r a t i n g a s d e e p l y a s t h e 8 0 0 m b l e v e l , i n c a s e s o f e x p l o s i v e c y c l o g e n e s i s ) ( U c c e l l i n i e t a l . , 1 9 8 5 ; H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 : P a r t 1 a n d 2 ) . O n c e i n t r o d u c e d i n t o t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e e n v i r o n m e n t , a t r o p o p a u s e i n t r u s i o n c a n a c t b a r o c l i n i c a l l y b y e n h a n c i n g w a r m a d v e c t i o n a l o f t t o i n c r e a s e g e o p o t e n t i a l h e i g h t f a l l s ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . L u p o e t a l . ( 1 9 9 2 ) f o u n d t h a t p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n a n d w a r m a i r a d v e c t i o n w e r e m a x i m i z e d i n t h e 2 0 0 - 3 0 0 m b l a y e r , b o t h a s s o c i a t e d w i t h a t r o p o p a u s e i n t r u s i o n , f o r t w o c a s e s o f e x p l o s i v e c y c l o g e n e s i s . D e p r e s s i o n o f t h e t r o p o p a u s e p e r m i t s s t r a t o s p h e r i c a i r c h a r a c t e r i z e d b y h i g h v a l u e s o f p o t e n t i a l v o r t i c i t y , s t a t i c s t a b i l i t y , a n d t e m p e r a t u r e t o e n t e r t h e t r o u g h ( s e e n e x t s e c t i o n ) a n d c a n b e v i e w e d i n ” p o t e n t i a l v o r t i c i t y t h i n k i n g ” a s i n t e g r a l t o c y c l o n e d e v e l o p m e n t ( B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) . 2 . 2 . 2 . P t n t i V o r i i T h i n k i n P o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V ) h a s r e c e n t l y r e e m e r g e d a s a t o o l f o r t h e d i a g n o s i s o f w e a t h e r p h e n o m e n a ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ) . P V , d e r i v e d i n d e p e n d e n t l y b y R o s s b y ( 1 9 4 0 ) a n d E r t e l ( 1 9 4 2 ) , d e s c r i b e s t h e p r o d u c t o f a b s o l u t e v o r t i c i t y a n d s t a t i c s t a b i l i t y . I s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( I P V ) i s t h e P V v a l u e u p o n a n i s e n t r o p i c s u r f a c e , o r , i n o t h e r w o r d s , t h e p r o d u c t o f i s e n t r o p i c a b s o l u t e v o r t i c i t y a n d s t a t i c s t a b i l i t y w h e r e s t a t i c s t a b i l i t y i s e x p r e s s e d a s t h e v e r t i c a l s e p a r a t i o n b e t w e e n i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) . E q u a t i o n ( 3 ) b e l o w i s a n e x p r e s s i o n o f R o s s b y ’ s ( 1 9 4 0 ) p o t e n t i a l v o r t i c i t y : 2 4 P = - g ( c . + 1 1 3 3 . E Q - 3 w h e r e + f i s i s e n t r o p i c r e l a t i v e v o r t i c i t y + t h e C o r i o l i s p a r a m e t e r ( i . e . , i s e n t r o p i c a b s o l u t e v o r t i c i t y ) , a n d i s t h e s t a t i c s t a b i l i t y p a r a m e t e r ( i . e . , t h e c h a n g e i n s e p a r a t i o n b e t w e e n i s e n t r o p i c l a y e r s w i t h a v e r t i c a l c h a n g e i n p r e s s u r e ) ( B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) . I P V i s e x p r e s s e d i n p o t e n t i a l v o r t i c i t y u n i t s ( P V U ) , w h e r e 1 P V U = l o f m z s " K k g " . T y p i c a l l y , P V U v a l u e s g r e a t e r t h a n 2 a r e a s s o c i a t e d w i t h s t r a t o s p h e r i c a i r ( H o s k i n s , e t a l . , 1 9 8 5 ; H o s k i n s , 1 9 9 0 ; B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) a n d s m a l l e r v a l u e s a r e a s s o c i a t e d w i t h t r o p o s p h e r i c a i r ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; H o s k i n s , 1 9 9 0 ; B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) . I P V i s c o n s e r v e d f o r f r i c t i o n l e s s a d i a b a t i c m o t i o n ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ) . I P V c o n s e r v a t i o n , c o m b i n e d w i t h t h e ' i n v e r t i b i l i t y p r i n c i p l e , ” w h i c h s t a t e s : " . . i f t h e t o t a l m a s s u n d e r e a c h i s e n t r o p i c s u r f a c e i s s p e c i fi e d , t h e n a k n o w l e d g e o f t h e g l o b a l d i s t r i b u t i o n o f P V o n e a c h i s e n t r o p i c s u r f a c e a n d o f p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a t t h e l o w e r b o u n d a r y ( w h i c h w i t h i n c e r t a i n l i m i t s c a n b e c o n s i d e r e d t o b e p a r t o f t h e P V d i s t r i b u t i o n ) i s s u f fi c i e n t t o d e d u c e , d i a g n o s t i c a l l y , a l l t h e o t h e r d y n a m i c a l fi e l d s . ” ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ) . m a k e p o t e n t i a l v o r t i c i t y a n e x c e l l e n t c o n c e p t u a l t o o l f o r u n d e r s t a n d i n g d y n a m i c p r o c e s s e s . A l t e r n a t e l y s t a t e d , i f h y d r o s t a t i c a n d g e o s t r o p h i c b a l a n c e a r e s p e c i fi e d ( t h e s e p r o v i d e a w a y o f l i n k i n g t h e v e r t i c a l d i s t r i b u t i o n s o f s t a b i l i t y t o t h e h o r i z o n t a l w i n d fi e l d ) , a n d i f t h e g l o b a l d i s t r i b u t i o n o f I P V i s k n o w n ( t h e u s e r m u s t h a v e k n o w l e d g e o f t h e l o c a t i o n o f r e l a t i v e I P V m i n i m a a n d m a x i m a ) , a l l o t h e r f e a t u r e s o f t h e c i r c u l a t i o n c a n b e d e t e r m i n e d , b e c a u s e a l l a r e i n t e r r e l a t e d t h r o u g h v o r t i c i t y a n d s t a b i l i t y ( B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) . 2 5 W i t h ” p o t e n t i a l v o r t i c i t y t h i n k i n g , ” t h e a t m o s p h e r i c fl o w i s c h a r a c t e r i z e d b y t h e i n t e r a c t i o n s o f u p p e r l e v e l i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y a n o m a l i e s ( u s u a l l y c a u s e d b y e q u a t o r w a r d p e n e t r a t i o n o f t h e s t r a t o s p h e r i c p o o l o f l a r g e P V ) , s u r f a c e p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a n o m a l i e s ( R e e d e t a l . ( 1 9 9 2 ) c a l l t h i s s u r r o g a t e P V ) , c a u s e d b y p o l e w a r d a n d e q u a t o r w a r d a n o m a l i e s i n t e m p e r a t u r e , a n d p o s s i b l y m i d - l e v e l p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a n o m a l i e s c a u s e d b y l a t e n t h e a t r e l e a s e v i a c o n d e n s a t i o n . W i t h i n a n I P V t h i n k i n g f r a m e w o r k , a l l p o s i t i v e ( n e g a t i v e ) I P V a n o m a l i e s a r e a s s o c i a t e d w i t h p o s i t i v e ( n e g a t i v e ) a b s o l u t e v o r t i c i t y , h i g h ( l o w ) s t a t i c s t a b i l i t y , a n d a w a r m ( c o l d ) p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a n o m a l y . A r e g i o n o f u p p e r l e v e l c y c l o n i c a b s o l u t e v o r t i c i t y p r o d u c e s a c o m p r e s s e d r e g i o n o f v e r t i c a l i s e n t r o p i c l a y e r s ( i e . , h i g h s t a b i l i t y ) a n d i n t r o d u c e s a w a r m t e m p e r a t u r e a n o m a l y i n t o t h e u p p e r t r o p o s p h e r e b y l o w e r i n g t h e t r o p o p a u s e . S i m i l a r l y , a z o n e o f e x t r e m e l y h i g h s t a b i l i t y a i r ( c o m p r e s s e d i s e n t r o p i c l a y e r ) p r o d u c e s a p o s i t i v e I P V a n o m a l y , a n d a c y c l o n i c v o r t e x . A s s t a t e d b y t h e i n v e r t i b i l i t y p r i n c i p l e , t h e v e r t i c a l s p a c i n g o f i s e n t r o p i c s u r f a c e s a n d t h e t h r e e — d i m e n s i o n a l w i n d fi e l d a r e l i n k e d t h r o u g h p o t e n t i a l v o r t i c i t y c o n s e r v a t i o n . F o r s i m p l i fi c a t i o n i n d e d u c i n g a i r fl o w c h a r a c t e r i s t i c s , a l l t y p e s o f a n o m a l i e s , i e . , t e m p e r a t u r e , s t a b i l i t y a n d v o r t i c i t y , c a n b e r e g a r d e d a s t h e t y p e o f v o r t e x t h e y i n d u c e . P r o p a g a t i o n o f w a v e s i n t h e t r o p o s p h e r e i s v i e w e d a s t h e a d v e c t i o n o f a l t e r n a t i n g I P V a n o m a l i e s i n w e s t e r l y a i r fl o w . A n u p p e r l e v e l P V a n o m a l y , a s i m p l i e d b y i t s s t r u c t u r e , t e n d s t o b e n d o r d i s t o r t i s e n t r o p i c s u r f a c e s u p w a r d a s i t a p p r o a c h e s a n d t h e n p u s h e s t h e m d o w n w a r d w i t h i t s p a s s a g e ( H o s k i n s , 1 9 8 5 ) . V e r t i c a l m o t i o n s u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m o f a P V m a x i m u m , c o n s i s t e n t w i t h q u a s i g e o s t r o p h i c a r g u m e n t s , a r e s i m i l a r 2 6 t o t h o s e o b s e r v e d f o r a n a b s o l u t e v o r t i c i t y m a x i m u m . T h u s , a s c e n t o c c u r s i n t h e l e e o f t h e u p p e r l e v e l I P V a n o m a l y a n d d e s c e n t o c c u r s u p s t r e a m o f t h e I P V a n o m a l y . T h e f o r m a t i o n o f a s u r f a c e c y c l o n e o c c u r s w h e n a n u p p e r t r o p o s p h e r i c c y c l o n i c v o r t e x ( i n d u c e d b y a p o s i t i v e I P V a n o m a l y a l o f t ) e x t e n d s t h e i n fl u e n c e o f i t s v o r t e x t o t h e s u r f a c e , p r o d u c i n g a l o w l e v e l p o s i t i v e p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a n o m a l y ( a n a r e a o f w a r m a d v e c t i o n d o w n s t r e a m ) . D o w n w a r d e x t e n s i o n o f t h e c y c l o n i c v o r t e x c a n b e a c c o m p l i s h e d b y a d v e c t i n g h i g h P V a i r f r o m t h e s t r a t o s p h e r e d o w n w a r d a l o n g s l a n t i n g i s e n t r o p i c s u r f a c e s t o t h e m i d - t r o p o s p h e r e , i n o t h e r w o r d s , d e p r e s s i n g t h e t r o p o p a u s e . T h e l o w l e v e l w a r m a n o m a l y p r o d u c e d b y t h e s t r a t o s p h e r i c a n o m a l y i n d u c e s i t s o w n c y c l o n i c v o r t e x , w h i c h e x t e n d s i t s v e r t i c a l i n fl u e n c e a l o f t . T h e c o m b i n e d e f f e c t o f t h e c y c l o n i c v o r t i c e s d o w n s t r e a m o f t h e a n o m a l i e s a n d a n t i c y c l o n i c v o r t i c e s u p s t r e a m o f t h e a n o m a l i e s i s a n e q u a t o r w a r d m o t i o n o f I P V c o n t o u r s w e s t o f t h e a n o m a l i e s a n d p o l e w a r d e a s t o f t h e a n o m a l i e s . W i t h i n w e s t e r l y a i r fl o w , t h i s s c e n a r i o d e s c r i b e s t h e s l o w e a s t w a r d p r o g r e s s i o n o f t h e a n o m a l i e s a n d i n c r e a s i n g a m p l i t u d e o f t h e s h o r t w a v e ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) a n d i s t h e I P V c o n c e p t u a l i z a t i o n o f b a r o c l i n i c i n s t a b i l i t y , d e s c r i b e d p r e v i o u s l y . S u p e r p o s i t i o n o f a n u p p e r l e v e l I P V m a x i m u m u p o n a l o w l e v e l w a r m p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a n o m a l y , t h e r e f o r e , i s a c y c l o g e n e s i s m e c h a n i s m , c o n s i s t e n t w i t h q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y a n d b a r o c l i n i c i n s t a b i l i t y . D a v i s a n d E m m a n u e l ( 1 9 9 1 ) i n t r o d u c e d a d i a g n o s t i c s y s t e m f o r c y c l o g e n e s i s b a s e d u p o n p o t e n t i a l v o r t i c i t y a n d a p p l i e d i t t o a c a s e o f r a p i d c o l d s e a s o n c y c l o g e n e s i s o v e r e a s t e r n N o r t h A m e r i c a . U s i n g t h e i r P V p r o c e d u r e , t h e a u t h o r s i d e n t i fi e d s e v e r a l P V a n o m a l i e s t h a t c o n t r i b u t e d t o t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e : a n u p p e r l e v e l ( 5 0 0 m b o r 2 7 h i g h e r ) a n o m a l y , a l o w - m i d l e v e l ( 8 5 0 m b t o 7 0 0 m b ) a n o m a l y a n d a s u r f a c e a n o m a l y . T h e a u t h o r s b e l i e v e t h a t c y c l o n e d e v e l o p m e n t o c c u r s a s a n i n t e r a c t i v e p r o c e s s b e t w e e n P V a n o m a l i e s ( b e t w e e n t r o p o p a u s e a n d n e a r - s u r f a c e a n o m a l i e s ) , a s s u g g e s t e d b y B l u e s t e i n ( 1 9 9 3 ) . T h e u p p e r l e v e l a n o m a l y w a s o f s t r a t o s p h e r i c o r i g i n , w h i l e t h e l o w - m i d l e v e l a n o m a l y w a s n o n c o n s e r v a t i v e a n d m a y h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h c o n d e n s a t i o n a n d e v a p o r a t i o n , b u t w a s p r o b a b l y n o t a d v e c t i v e . T h e l o w l e v e l p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t w a s s h o w n b y t h e a u t h o r s t o i n i t i a t e t h e l o w l e v e l P V p e r t u r b a t i o n a n d a c c o u n t f o r m u c h o f t h e e a s t e r n c y c l o n e ’ s i n i t i a l c i r c u l a t i o n , w i t h d e v e l o p m e n t o c c u r r i n g fi r s t n e a r t h e s u r f a c e , f o l l o w e d b y a p e r i o d o f s i m u l t a n e o u s d e v e l o p m e n t a t b o t h l e v e l s , a n d fi n a l l y a p e r i o d o f p r i m a r i l y u p p e r t r o p o s p h e r i c d e v e l o p m e n t ( D a v i s a n d E m m a n u e l , 1 9 9 1 ) . I t i s i n t e r e s t i n g f o r t h i s c a s e o f e a s t c o a s t c y c l o g e n e s i s a l o n g a s t r o n g l o w l e v e l t h e r m a l g r a d i e n t t h a t t h e l o w l e v e l t h e r m a l P V p e r t u r b a t i o n i n i t i a t e d c y c l o n e d e v e l o p m e n t , n o t t h e s t r a t o s p h e r i c a n o m a l y a s s u g g e s t e d b y U c c e l l i n i e t a l . ( 1 9 8 5 ) a n d H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h ( 1 9 9 1 ; P a r t 1 a n d 2 ) . A s u b s e q u e n t s t u d y ( D a v i s , 1 9 9 2 ) u s i n g t h e s a m e P V d i a g n o s t i c t e c h n i q u e , i n v e s t i g a t e d a c o l d s e a s o n m i d w e s t e r n c y c l o n e . U n l i k e t h e p r e v i o u s c a s e o f c o a s t a l c y c l o g e n e s i s ( D a v i s a n d E m m a n u e l , 1 9 9 1 ) , d e v e l o p m e n t i n t h e m i d w e s t e r n c a s e w a s c l e a r l y d o m i n a t e d b y a t r o p o p a u s e P V a n o m a l y . R a p i d d e e p e n i n g o f t h e w a v e a n d a i r s t r e a m e v o l u t i o n p r e v e n t e d m o i s t u r e f r o m p l a y i n g a s s i g n i fi c a n t a r o l e i n c y c l o n e d e v e l o p m e n t . T h e a u t h o r s e s t i m a t e d t h a t 2 0 % o f t h e e n e r g y i n t h e m i d w e s t e r n c y c l o n e o c c u r r e d d u e t o c o n d e n s a t i o n , w h e r e a s t h e e a s t c o a s t c y c l o n e r e c e i v e d 4 0 % o f i t s e n e r g y f r o m l a t e n t h e a t r e l e a s e ( d e t e r m i n e d b y m a t h e m a t i c a l c a l c u l a t i o n o f c i r c u l a t i o n a f t e r i n v e r s i o n o f t h e P V fi e l d ) . L u p o e t a l . ( 1 9 9 2 ) f o u n d t h a t 2 8 l o w l e v e l v o r t i c i t y i n c r e a s e s w e r e e n h a n c e d m o r e b y l a t e n t h e a t r e l e a s e t h a n u p p e r l e v e l w a r m a d v e c t i o n o r p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n f o r a c o n t i n e n t a l e x p l o s i v e c y c l o n e . T h e m i d w e s t e r n c y c l o n e i n v e s t i g a t e d b y D a v i s ( 1 9 9 2 ) b e c a m e i n t e n s e b e c a u s e t h e P V a n o m a l i e s , a l t h o u g h s u p e r i m p o s e d ( p h a s e d ) f o r a s h o r t e r t i m e t h a n t h o s e o f t h e e a s t c o a s t c y c l o n e ( D a v i s a n d E m m a n u e l , 1 9 9 1 ) , w e r e v e r y s t r o n g . T h e e a s t e r n U . S . e x a m p l e ( D a v i s a n d E m m a n u e l , 1 9 9 1 ) g a i n e d i t s i n t e n s i t y b y p h a s i n g o f u p p e r a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c P V a n o m a l i e s , p e r m i t t i n g a i r s t r e a m s t o e n t r a i n m o i s t u r e i n t o t h e s y s t e m . R e e d e t a l . ( 1 9 9 2 ) u s e d t r a j e c t o r i e s i n a m o d e l e d m a r i n e c y c l o n e t o e x a m i n e t h e s o u r c e a n d i m p a c t o f P V a n o m a l i e s u p o n r a p i d i n t e n s i fi c a t i o n . T h e a p p a r e n t t r a j e c t o r i e s b y w h i c h h i g h P V a i r e n t e r e d t h e c y c l o n e r e s e m b l e t h e g e n e r i c a i r s t r e a m s i d e n t i fi e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) , s u g g e s t i n g s o m e a p p l i c a b i l i t y o f C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) m o d e l , d e s c r i b e d i n s e c t i o n 2 . 4 . 2 ) m o d e l o u t s i d e t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s ( C o l o r a d o ) c y c l o n e r e g i o n . T h r e e a n o m a l i e s w e r e n o t e d i n t h i s c a s e , s i m i l a r t o t h o s e d e s c r i b e d p r e v i o u s l y b y D a v i s ( 1 9 9 2 ) a n d D a v i s a n d E m m a n u e l ( 1 9 9 1 ) . A l o w l e v e l p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e a n o m a l y , w h i c h o c c u r r e d a s a r e s u l t o f w a r m a d v e c t i o n i n t o t h e s y s t e m , w a s n o t s h o w n t o b e a m a j o r c o n t r i b u t o r t o t h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . T h e a u t h o r s d e s c r i b e d a s o u t h e r l y fl o w t r a j e c t o r y s i m i l a r t o C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ) " w a r m c o n v e y o r b e l t . " L o w e r t r o p o s p h e r i c h e a t i n g d u e t o l a t e n t e n e r g y r e l e a s e n e a r t h e s u r f a c e l o w c o m p r i s e d t h e p o s i t i v e m i d l e v e l P V a n o m a l y , w h i c h o c c u r r e d a t t h e l e v e l w h e r e t h e ” w a r m c o n v e y o r b e l t ” r e a c h e d s a t u r a t i o n , a n d a p p e a r e d t o s u b s t a n t i a l l y i n c r e a s e t h e d e e p e n i n g p r o c e s s . F i n a l l y , a p o s i t i v e a n o m a l y a s s o c i a t e d w i t h d r y s t r a t o s p h e r i c a i r d e s c e n d e d f r o m t h e s o u t h w e s t a l o n g a t r a j e c t o r y a n a l o g o u s t o C a r l s o n ’ s " d r y s t r e a m . T h i s i n t r u s i o n i n t o t h e s y s t e m 2 9 w a s i d e n t i fi e d a s a t r o p o p a u s e u n d u l a t i o n a n d w a s b e s t r e p r e s e n t e d a t t h e 3 0 8 K s u r f a c e . T h e a i r fl o w a c r o s s t h i s P V a n o m a l y h a d a s i m i l a r c o n fi g u r a t i o n t o t h e d r y s t r e a m ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ; C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ; a n d t r a j e c t o r i e s A a n d B n o t e d b y T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) , s p l i t t i n g i n t o t w o b r a n c h e s . O n e b r a n c h d e s c e n d e d t o w a r d t h e s u r f a c e l o w a n d a s c e n d e d , c u r v i n g c y c l o n i c a l l y a b o v e t h e c l o u d s h i e l d . T h e o t h e r b r a n c h d e s c e n d e d a n d m o v e d a w a y f r o m t h e s y s t e m t o t h e s o u t h a n d w e s t . T h e c o n t r i b u t i o n o f t h e t r o p o p a u s e , m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , c a n a l s o b e c o n s i d e r e d i n a n I P V f r a m e w o r k . T h e t r o p o p a u s e u n d u l a t i o n o r f o l d , w h i c h i n t r o d u c e s t h e r e s e r v o i r o f h i g h P V s t r a t o s p h e r i c a i r i n t o t h e m i d d l e t r o p o s p h e r e d u r i n g c y c l o n e d e v e l o p m e n t ( K l e i n s c h m i d t , 1 9 5 7 ) , i s f r e q u e n t l y n o t e d a s a p r e c u r s o r t o e x p l o s i v e c y c l o g e n e s i s , a s d e fi n e d b y S a n d e r s a n d G y a k u m ( 1 9 8 0 ) , ( U c c e l l i n i e t a l . , 1 9 8 4 , 1 9 8 5 , 1 9 8 7 ; H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 , P a r t 1 a n d 2 ; R e e d e t a l . , 1 9 9 2 ) . 2 . 2 . 3 . W . L e e c y c l o g e n e s i s h a s b e e n a t t r i b u t e d t o r e d u c e d s t a t i c s t a b i l i t y i n t h e l e e o f a m o u n t a i n b a r r i e r . D e s t a b i l i z a t i o n o c c u r s a s t h e a t m o s p h e r e i s v e r t i c a l l y s t r e t c h e d . T h i s s t r e t c h i n g i s i n d u c e d b y t h e c o m b i n e d e f f e c t s o f u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e i n a r e g i o n o f h o r i z o n t a l p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n a s s o c i a t e d w i t h a t r a v e l i n g s h o r t w a v e a n d s u b s i d e n c e o f l o w l e v e l w i n d s i n t h e m o u n t a i n l e e ( N e w t o n , 1 9 5 6 ) . A s u r f a c e l o w d e v e l o p s f r o m l o w l e v e l c o n v e r g e n c e d u e t o t h e a d v e c t i o n o f p o s i t i v e v o r t i c i t y a l o f t , d e s p i t e s p e e d d i v e r g e n c e a s t h e a i r fl o w m o v e s a w a y f r o m t h e t e r r a i n b a r r i e r . K a t a b a t i c h e a t i n g a p p e a r s k e y i n t h e d e v e l o p m e n t o f a l e e s i d e t r o u g h ( M c C l a i n , 1 9 6 0 ; M a r t i n e t 3 0 a l . , 1 9 9 5 ; C a s t l e e t a l . , 1 9 9 5 ) . N e w t o n ( 1 9 5 6 ) a l s o a s s o c i a t e d t h e s o u t h w a r d m o t i o n o f I c e c y c l o n e s w i t h a d e s c e n d i n g w e s t e r l y w i n d c o m p o n e n t s o u t h o f t h e c y c l o n e , w h i l e a n u p s l o p e e a s t e r l y c o m p o n e n t e x i s t s t o t h e n o r t h . S u c h s c e n a r i o s c o n t r i b u t e t o s o u t h w a r d d e v e l o p m e n t o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . T h i c k n e s s i n c r e a s e s i n t h e d e s c e n d i n g w e s t e r l y fl o w c o r r e s p o n d t o h o r i z o n t a l c o n v e r g e n c e b y c o n t i n u i t y , a n d t h e r e f o r e a v o r t i c i t y i n c r e a s e . A n t i c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i s p r e f e r r e d i n t h e a s c e n d i n g e a s t e r l y fl o w . F r i c t i o n , c a u s e d b y b l o c k i n g o f a i r a t l o w l e v e l s a l s o a p p e a r s t o p l a y a r o l e i n c y c l o n e d e v e l o p m e n t , b e c a u s e i t r e d u c e s t h e b a l a n c e b e t w e e n C o r i o l i s a n d p r e s s u r e g r a d i e n t f o r c e s , a n d t h e r e f o r e i n c r e a s e s t h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n ( N e w t o n , 1 9 5 6 ) . S m i t h ( 1 9 8 4 , 1 9 8 6 ) c o n s i d e r e d t h e l e e w a v e a s a n o r o g r a p h i c a l l y - i n d u c e d d i s t u r b a n c e w i t h a u n i f o r m g e o s t r o p h i c b a r o c l i n i c e n v i r o n m e n t ( i . e . , n o i n i t i a l s h o r t w a v e d i s t u r b a n c e ) . C o n d i t i o n s a p p l i e d f o r c y c l o g e n e s i s i n c l u d e d a t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s u f fi c i e n t t o s u p p o r t s t a n d i n g b a r o c l i n i c w a v e s a n d v e r t i c a l l y s h e a r e d , g e o s t r o p h i c w i n d ( i . e . , a b a r o c l i n i c z o n e ) t h a t b a c k s w i t h h e i g h t . B y p o s i t i o n i n g t h e m o u n t a i n r a n g e w i t h i n t h e b a r o c l i n i c z o n e , a s e r i e s o f I c e w a v e s w a s i n d u c e d . W i t h i n t h e i n i t i a l l e e s i d e t r o u g h , m i d - l e v e l a s c e n t i n d u c e d a l o w l e v e l v o r t i c i t y i n c r e a s e , w h i c h i n t u r n p r o d u c e d w a r m a d v e c t i o n t h a t e n h a n c e d s u r f a c e p r e s s u r e f a l l s . T h e i n i t i a l p r o d u c t i o n o f t h e w a v e b y o r o g r a p h y r e q u i r e s a r e v e r s a l o f t h e m e a n fl o w d i r e c t i o n o f t h e w a v e a t s o m e a l t i t u d e , a c o n d i t i o n c o n s i s t e n t w i t h A l p i n e c y c l o g e n e s i s b u t n o t C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s . S m i t h ’ s ( 1 9 8 4 , 1 9 8 6 ) m o d e l d e s c r i b e s a n i n i t i a l l e e t r o u g h d e v e l o p i n g b y o r o g r a p h i c p r o c e s s e s t h a t s u b s e q u e n t l y u n d e r g o e s d e v e l o p m e n t t h r o u g h b a r o c l i n i c i n s t a b i l i t y ( i . e . , v o r t i c i t y a n d t h e r m a l a d v e c t i o n s ) . C l a r k ( 1 9 9 0 ) f o l l o w e d t h e S m i t h ( 1 9 8 4 , 1 9 8 6 ) m o d e l b y 3 1 e s t a b l i s h i n g a b a r o c l i n i c e n v i r o n m e n t w h e r e w i n d s r e v e r s e d n e a r t h e s u r f a c e a n d m a i n t a i n e d w e s t e r l i e s a l o f t . T h i s s i t u a t i o n i s m o r e c o n s i s t e n t w i t h fl o w i n t h e l e e o f t h e F r o n t R a n g e . I n t h e a b s e n c e o f a s h o r t w a v e , o r , i n o t h e r w o r d s , a n u n d i s t u r b e d b a r o c l i n i c e n v i r o n m e n t , t h e r e s u l t w a s s i m i l a r i n t h a t a l e e w a v e w a s i n d u c e d . O r o g r a p h i c a l l y - i n d u c e d o r e n h a n c e d f r o n t o g e n e s i s a n d i n s t a b i l i t y h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h I c e c y c l o g e n e s i s ( B u z z i a n d T i b a l d i , 1 9 7 8 ; M c G i n l e y , 1 9 8 2 ; M o o r e a n d P e l t i e r , 1 9 8 7 ; M o o r e , 1 9 8 8 ) . B u z z i a n d T i b a l d i ( 1 9 7 8 ) o b s e r v e d b l o c k i n g o f c o l d a i r a t l o w l e v e l s f o l l o w e d b y a s u d d e n r e l e a s e o f p o t e n t i a l e n e r g y i n t h e l e e . M c G i n l e y ( 1 9 8 2 ) d e s c r i b e d A l p i n e l e e c y c l o g e n e s i s i n t h r e e p h a s e s : a n o r o g r a p h i c b a r o t r o p i c p h a s e , a c o m b i n e d b a r o t r o p i c / b a r o c l i n i c p h a s e , a n d a p h a s e d o m i n a t e d b y b a r o c l i n i c p r o c e s s e s . I n i t i a l l y , a b a r o t r o p i c fl o w m o v e d a c r o s s t h e A l p s p r o d u c i n g a n a n t i c y c l o n i c a n o m a l y o v e r t h e r i d g e a n d a c y c l o n i c a n o m a l y i n t h e l e e . T h e s e a n o m a l i e s e x i s t e d i n n o r m a l fl o w , w i t h o u t t h e a r r i v a l o f a b a r o c l i n i c z o n e . A s a s h o r t w a v e m o v i n g s o u t h e a s t w a r d a p p r o a c h e d t h e m o u n t a i n s , fl o w a r o u n d t h e A l p s i n d u c e d s t r e t c h i n g a n d d e f o r m a t i o n p a r a l l e l t o t h e f r o n t a l b o u n d a r y , e n h a n c i n g t h e s t r e n g t h o f t h e f r o n t . S t r e t c h i n g i n t h e l e e p r o d u c e d r a p i d d e v e l o p m e n t , a n d t h e c y c l o n e t r a n s l a t e d e a s t w a r d , d o m i n a t e d b y b a r o c l i n i c i n s t a b i l i t y i n a n e n h a n c e d t e m p e r a t u r e g r a d i e n t e n v i r o n m e n t ( M c G i n l e y , 1 9 8 2 ) . A n o t h e r a p p r o a c h t o e x p l a i n i n g l e e c y c l o g e n e s i s i s l i n e a r s u p e r p o s i t i o n t h e o r y . A m o u n t a i n - i n d u c e d a n t i c y c l o n e h i d e s o r s u b d u e s t h e p r e s e n c e o f a s h o r t w a v e c r o s s i n g t h e m o u n t a i n u n t i l i t r e a c h e s t h e I c e a n d i s s u p e r i m p o s e d u p o n t h e l e e t r o u g h . T h e a p p a r e n t i n t e n s i fi c a t i o n t h a t o c c u r s i s s t r o n g e r t h a n i f t h e w a v e w e r e i n i t i a l l y s u p e r i m p o s e d u p o n fl a t t e r r a i n a n d t h e d i s t u r b a n c e c a n t h e n c o n t i n u e t o d e v e l o p b y 3 2 o r d i n a r y b a r o c l i n i c p r o c e s s e s ( P i e r r e h u m b e r t , 1 9 8 6 ; H a y e s e t a l . 1 9 8 7 ) . R a p i d d e v e l o p m e n t i n a n A l p i n e l e e c y c l o n e w a s a s s o c i a t e d w i t h a d v e c t i o n o f a p o t e n t i a l v o r t i c i t y m a x i m u m a c r o s s a m o u n t a i n b a r r i e r ( M a t t o c k s a n d B l e c k , 1 9 8 6 ) . T h e P V m a x i m u m w a s l a r g e l y p r o d u c e d b y s h e a r v o r t i c i t y a s s o c i a t e d w i t h a u p p e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k . T h e a u t h o r s i d e n t i fi e d t h e f o l l o w i n g c o m p o n e n t s o f d e v e l o p m e n t : a ) b l o c k i n g o f c o l d l o w l e v e l a i r w h i c h , b y r e d u c i n g l o w l e v e l c o l d a d v e c t i o n , e n h a n c e s l i f t i n g a s s o c i a t e d w i t h u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e , b ) j e t s t r e a k p r o p a g a t i o n a c r o s s a m o u n t a i n b a r r i e r , a n d c ) r a p i d i n t e n s i fi c a t i o n a n d s t r o n g v e r t i c a l m o t i o n s b e f o r e c o l d a i r a r r i v e s i n t h e l e e ( M a t t o c k s a n d B l e c k , 1 9 8 6 ) . H o w e v e r , t h i s m o d e l m a y n o t b e a s a p p l i c a b l e t o R o c k y M o u n t a i n s c y c l o g e n e s i s , b e c a u s e c o l d a n d w a r m a i r a r e n o t s e g r e g a t e d t o o p p o s i t e s i d e s o f t h e t e r r a i n b a r r i e r i n i t i a l l y . R e c e n t l y , M a r t i n e t a l . ( 1 9 9 5 ) , C a s t l e e t a l . ( 1 9 9 5 ) a n d H o b b s e t a l . ( 1 9 9 0 ) d e s c r i b e d t h e i n i t i a t i o n a n d e v o l u t i o n o f a C o l o r a d o c y c l o n e . L e e c y c l o g e n e s i s o c c u r r e d a s a l e e t r o u g h d e v e l o p e d v i a a d i a b a t i c w a r m i n g . S o u t h e r l y fl o w t o w a r d t h i s w a r m t r o u g h f r o m t h e G u l f o f M e x i c o c a u s e d a w a r m f r o n t t o d e v e l o p . A s a 5 0 0 m b t r o u g h o v e r t o o k t h e l e e t r o u g h , e n h a n c e d c y c l o n i c r o t a t i o n p r o d u c e d a d r y l i n e a s t h e d r y a i r i n t h e l e e t r o u g h t r a n s l a t e d e a s t w a r d . A h e a d o f t h e d r y t r o u g h , a l o w l e v e l j e t p u s h e d t h e b o u n d a r y o f t h e w a r m f r o n t n o r t h w a r d . D e e p e n i n g o f t h e t r o u g h i n d u c e d c o l d f r o n t o g e n e s i s a l o f t a n d d o w n w a r d e x t e n s i o n o f t h i s f r o n t i n c r e a s e d l o w l e v e l b a r o c l i n i c i t y . F i n a l l y , c o l d a i r a l o f t o v e r t o o k t h e l o w l e v e l t r o u g h , s p i l l i n g o v e r t h e a r e a o c c u p i e d b y t h e s o u t h e r l y w a r m fl o w , a n d a m o d i fi e d w a r m o c c l u s i o n o c c u r r e d . 3 3 2 . 3 . P r e v i o u s C l i m a t o l o g i e s o f C y c l o g e n e s i s a n d C y c l o n e F r e q u e n c y . T h e e a r l i e s t d e t a i l e d c y c l o n e c l i m a t o l o g i e s w e r e u n d e r t a k e n b y P e t t e r s e n ( 1 9 5 6 ) a n d K l e i n ( 1 9 5 7 ) . B o t h s t u d i e s c o v e r e d t h e e n t i r e N o r t h e r n H e m i s p h e r e a n d p r o v i d e d m o n t h l y c y c l o n e f r e q u e n c i e s a n d t r a c k s f o r t h e p e r i o d 1 8 9 9 — 1 9 3 9 . T h e i r c o m b i n e d r e s u l t s c h a r a c t e r i z e d c y c l o n e m o v e m e n t a s s o u t h e r l y w i t h c y c l o n e s m o s t f r e q u e n t t o t h e l e f t o f t h e a x i s o f m a x i m u m u p p e r l e v e l w i n d . C y c l o g e n e s i s o c c u r r e d m o s t f r e q u e n t l y i n t h e l e e o f m a j o r m o u n t a i n r a n g e s , o v e r w a r m w a t e r , a n d a l o n g s e m i p e r m a n e n t f r o n t a l z o n e s ( P e t t e r s e n , 1 9 5 6 ; K l e i n , 1 9 5 7 ) . F a w c e t t a n d S a y l o r ( 1 9 6 5 ) i n v e s t i g a t e d a s m a l l s a m p l e o f c o l d s e a s o n ( F e b r u a r y - M a r c h ) C o l o r a d o c y c l o n e s w i t h t h e i n t e n t i o n o f d e s c r i b i n g t h e m o t i o n o f t h e s u r f a c e c y c l o n e r e l a t i v e t o i t s 5 0 0 m b w a v e p a t t e r n , v e r t i c a l v e l o c i t y fi e l d , a n d v o r t i c i t y m a x i m u m a s t h e s y s t e m e v o l v e s . C y c l o g e n e s i s i n t h i s c a s e w a s d e fi n e d a s t h e i n i t i a l t i m e o f a n i n c r e a s e i n s u r f a c e a b s o l u t e v o r t i c i t y . S t o r m p o s i t i o n s w e r e p l o t t e d f r o m t h e t i m e p e r i o d 1 2 h o u r s p r e c e d i n g c y c l o g e n e s i s t h r o u g h 4 8 h o u r s i n t o t h e l i f e o f t h e s t o r m . T h e i r c o m p o s i t e c h a r t s d e p i c t e d a s u r f a c e l o w p r e s s u r e s y s t e m l o c a t e d d o w n s t r e a m f r o m t h e m i g r a t o r y s h o r t w a v e a x i s a t a l l t i m e p e r i o d s . T h i s c o n fi g u r a t i o n i s c o m p a t i b l e w i t h t h e p r e v i o u s l y - d i s c u s s e d q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y ( H o l t o n , 1 9 7 2 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) , w h e r e i n t h e s u r f a c e l o w s h o u l d o c c u r j u s t u p s t r e a m o f t h e a r e a o f s t r o n g e s t l o w l e v e l w a r m a d v e c t i o n ( a h e a d o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s a n d n o r t h o f t h e w a r m f r o n t ) a n d b e n e a t h t h e a r e a o f p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n a l o f t . A f t e r t h e i n i t i a l 2 4 - h o u r p e r i o d o f r a p i d i n t e n s i fi c a t i o n , t h e s u r f a c e l o w d e c r e a s i n g i n i n t e n s i t y a s t h e u p p e r a n d l o w e r v o r t i c i t y m a x i m a b e c a m e s u p e r i m p o s e d . T h e g o o d fi t b e t w e e n c o m p o s i t e u p p e r l e v e l v o r t i c i t y 3 4 a n d s u r f a c e p r e s s u r e f e a t u r e s w i t h a s a m p l e o f o n l y 2 8 l o w s i n d i c a t e s t h a t w i t h i n - g r o u p v a r i a t i o n i n t h e p a t t e r n s i s s m a l l . A n a l y s e s o f c y c l o n e f r e q u e n c y b y R e i t a n ( 1 9 7 4 ) , Z i s h k a a n d S m i t h ( 1 9 8 0 ) a n d W h i t t a k e r a n d H o r n ( 1 9 8 1 ) p r o v i d e e v i d e n c e s u g g e s t i n g t h a t t h e r e a r e t w o p r i m a r y l e e c y c l o g e n e s i s r e g i o n s i n N o r t h A m e r i c a . R e i t a n ( 1 9 7 4 ) a n a l y z e d s u r f a c e c y c l o n e s f r o m t h e 2 0 - y e a r p e r i o d 1 9 5 1 - 1 9 7 0 i n o r d e r t o d e s c r i b e m o n t h l y c y c l o n e t r a c k s a n d c y c l o g e n e s i s r e g i o n s . I n J a n u a r y , t h e r e g i o n s o f g r e a t e s t c y c l o n e f r e q u e n c y o c c u r o v e r t h e G r e a t L a k e s a n d a l o n g t h e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s c o a s t l i n e . T h e G r e a t L a k e s m a x i m u m a p p e a r s t o s h o w t h e i n t e r s e c t i o n o f s t o r m t r a c k s f o r c y c l o n e s o r i g i n a t i n g i n a v a r i e t y o f l o c a t i o n s i n t h e l e e o f t h e R o c k y M o u n t a i n s . T h e c y c l o g e n e s i s m a p s f o r J a n u a r y a n d A p r i l r e v e a l a t w o f r e q u e n c y m a x i m a i n t h e l e e o f t h e R o c k i e s , i n A l b e r t a a n d i n e a s t e r n C o l o r a d o . M a p s o f c y c l o n e f r e q u e n c y p r o d u c e d b y Z i s h k a a n d S m i t h ( 1 9 8 0 ) a l s o s h o w t h e A l b e r t a a n d C o l o r a d o m a x i m a i n t h e R o c k y M o u n t a i n s l e e f o r t h e m o n t h o f J a n u a r y . W h i t t a k e r a n d H o r n ( 1 9 8 1 ) d e s c r i b e d c y c l o g e n e s i s r e g i o n s f o r t h e p e r i o d 1 9 5 8 - 1 9 7 7 a s t h o s e a r e a s " . . w h i c h h a v e a d e fi n i t e l y g r e a t e r f r e q u e n c y o f c y c l o g e n e s i s t h a n a d j a c e n t a r e a s t h r o u g h a s i g n i fi c a n t p o r t i o n o f t h e y e a r . . " ( W h i t t a k e r a n d H o r n , 1 9 8 1 , p . 2 3 1 6 ) . T h e i r c y c l o g e n e s i s r e g i o n s i n c l u d e ( w i t h n o r t h w e s t a n d s o u t h e a s t l a t i t u d e / l o n g i t u d e c o o r d i n a t e s ) : A l b e r t a ( 6 0 ° N 1 2 5 ° W , 5 5 ° N 1 1 0 ° W a n d 5 5 ° N 1 1 5 ° W , 5 0 ° N 1 0 5 ° W ) ; G r e a t B a s i n ( 4 5 ° N 1 2 0 ° W , 3 5 ° N 1 1 5 ° W ) ; C o l o r a d o ( 4 0 ° N 1 0 5 ° W , 3 5 ° N 1 0 0 ° W ) ; E a s t C o a s t ( 3 5 ° N 8 0 ° W , 3 0 ° N 7 5 ° W a n d 4 0 ° N 8 0 ° W , 3 5 ° N 6 5 ° W a n d 4 5 ° N 7 0 ° W , 4 0 ° N 6 5 ° W ) ; G u l f o f M e x i c o ( 3 0 ° N 1 0 0 ° W , 2 5 ° N 9 0 ° W ) ; a n d N o r t h w e s t 3 5 T e r r i t o r i e s ( 6 5 ° N 1 2 5 ° W , 6 0 ° N 1 1 5 ° W ) . A l l d e s c r i p t i o n s o f m o n t h l y c y c l o n e f r e q u e n c y a r e b a s e d u p o n t h e s e b o u n d a r i e s a n d i n d i c a t e t h a t t h e C o l o r a d o r e g i o n h a s s e a s o n a l f r e q u e n c y p e a k s i n A p r i l a n d N o v e m b e r , w i t h m o d e r a t e l y f r e q u e n t a c t i v i t y d u r i n g a l l w i n t e r m o n t h s . A r e c e n t s t u d y ( B i e r l y a n d H a r r i n g t o n , 1 9 9 5 ) , w h i c h e x a m i n e d o n l y s p r i n g a n d f a l l C o l o r a d o c y c l o n e s f o r a 3 0 - y e a r p e r i o d , f o u n d t h a t t h e m o n t h s i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g a n d p r e c e d i n g t h e w i n t e r s e a s o n ( A p r i l a n d N o v e m b e r ) g e n e r a l l y p r o d u c e d t h e s t r o n g e s t c y c l o n e s i n t e r m s o f d e e p e s t c e n t r a l p r e s s u r e . T h e s e fi n d i n g s a r e i n a g r e e m e n t w i t h a n e a r l i e r s t u d y b y H a r m a n e t a l . ( 1 9 8 0 ) w h o f o u n d t h a t t h e s t r o n g e s t c y c l o n e s c r o s s i n g t h e G r e a t L a k e s d u r i n g t h e c o l d s e a s o n t y p i c a l l y o c c u r r e d i n N o v e m b e r . B i e r l y a n d H a r r i n g t o n ( 1 9 9 5 ) a l s o f o u n d t h a t s p r i n g a n d f a l l c y c l o n e t r a c k s w e r e s i m i l a r , a l t h o u g h b e t w e e n - m o n t h d i f f e r e n c e s i n t h e t i m i n g o f d e v e l o p m e n t w e r e e v i d e n t . N o t a b l y , s p r i n g c y c l o n e s d e v e l o p e d m o s t r a p i d l y , w h i l e f a l l c y c l o n e s e x p e r i e n c e d a l o n g e r a n d l a t e r d e v e l o p m e n t t i m e . 2 . 4 . C y c l o n e A i r fl o w a n d D e v e l o p m e n t . 2 . 4 . 1 . W i n d M a x i m a a n d S a b i n a . H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) i n v e s t i g a t e d t h e s t a t i c s t a b i l i t y a n d u p p e r l e v e l w i n d fi e l d a s s o c i a t e d w i t h d e v e l o p i n g a n d n o n - d e v e l o p i n g C o l o r a d o c y c l o n e s . U s i n g t h e t o t a l - t o t a l s i n d e x a n d a " m o d i fi e d S h o w a l t e r i n d e x " ( m o d i fi e d b e c a u s e i t w a s d e s i g n e d t o a c c o u n t f o r m o i s t a s c e n t ) t h e a u t h o r s i d e n t i fi e d a n a r e a o f r e l a t i v e l y w e a k s t a t i c s t a b i l i t y e a s t o f t h e R o c k y M o u n t a i n s o n c y c l o g e n e s i s d a y s . T h e n o r t h e r n e x t e n t o f t h e m i n i m u m 3 6 s t a b i l i t y i s o l i n e w a s m o r e n o t a b l e t h a n i t s m a g n i t u d e d u r i n g c y c l o g e n e s i s e v e n t s , a l t h o u g h s t r o n g n e g a t i v e d e v i a t i o n s o f t h e m o d i fi e d S h o w a l t e r i n d e x f o r t h e f a l l c a s e s f r o m t h e s e a s o n a l m e a n s t a b i l i t y i n d i c a t e d t h a t t h e f a l l c y c l o n e s w e r e m o r e d e p e n d e n t u p o n t h e p r e s e n c e o f m o i s t a i r , w h e r e a s s t r e t c h i n g a n d d i a b a t i c h e a t i n g w e r e s u f fi c i e n t i n s p r i n g c y c l o n e s , w h i c h h a d s t a b i l i t y v a l u e s s i m i l a r t o t h e s e a s o n a l m e a n s t a b i l i t y . T h e m e a n 3 0 0 m b i s o t a c h p a t t e r n s a r e i n d i c a t i v e o f a j e t m a x i m u m p r o p a g a t i n g t h r o u g h a s h o r t w a v e t r o u g h . T h e s p r i n g s e a s o n j e t m a x i m u m , w h e n c o m p a r e d t o t h e f a l l m e a n p a t t e r n , " i s d i s p l a c e d f u r t h e r s o u t h w a r d a n d h a s a d v a n c e d f a r t h e r a r o u n d t h e t r o u g h o n t h e d a y o f c y c l o g e n e s i s ” ( H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 , p g . 6 3 3 ) . T h e s i g n i fi c a n c e o f t h e j e t m a x i m u m p r o p a g a t i n g a c r o s s a n o r o g r a p h i c b a r r i e r p r o p o s e d e a r l i e r ( M a t t o c k s a n d B l e c k , 1 9 8 6 ) i s d e m o n s t r a t e d c l i m a t o l o g i c a l l y i n t h i s s t u d y ( H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ) . M a r s h m e n t a n d H o r n ( 1 9 8 6 ) , u s i n g c o m p o s i t e a n a l y s i s , e x a m i n e d t h e s t r u c t u r e o f m o i s t u r e a n d s t a b i l i t y p a t t e r n s i n C o l o r a d o c y c l o n e s . T h e a u t h o r s f o u n d a r e g i o n o f m o i s t u r e s o u t h o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n w h i c h b r o a d e n e d a n d m o v e d n o r t h w a r d a n d e a s t w a r d a s t h e c y c l o n e d e v e l o p e d . A n i n d i r e c t c i r c u l a t i o n i n t h e e x i t r e g i o n o f t h e u p p e r l e v e l j e t s t r e a k a p p e a r e d t o i n d u c e t h e g r e a t e s t p e r i o d o f m o i s t u r e e n t r a i n m e n t a n d a s s o c i a t e d i n s t a b i l i t y o n t h e d a y o f c y c l o g e n e s i s . V a r i a b i l i t y o f t h e c y c l o n e t r a c k c a u s e d t h e s t a t i c s t a b i l i t y v a l u e s i n t h e c y c l o n e l e f t e x i t r e g i o n a n d r i g h t e n t r a n c e r e g i o n t o b e c o m e m o r e v a r i a b l e d u r i n g l a t e r s t a g e s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t ( M a r s h m e n t a n d H o r n , 1 9 8 6 ) . A n a l y s i s o f u p p e r a n d l o w e r l e v e l w i n d m a x i m a h a s l e a d t o a n e x p l a n a t i o n o f 3 7 c e r t a i n c o m p o n e n t s o f c y c l o n e a i r fl o w ( U c c e l l i n i a n d J o h n s o n , 1 9 7 9 ; U c c e l l i n i , 1 9 8 0 ) . C a l c u l a t i o n s o f m a s s a d j u s t m e n t s a s s o c i a t e d w i t h t h e s y n o p t i c - s c a l e f o r c i n g a t t e n d i n g c y c l o g e n e s i s h a v e r e v e a l e d t h e c o u p l i n g o f u p p e r a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k s . T h i s i n t e r a c t i o n p r o d u c e s a t r a n s v e r s e i n d i r e c t c i r c u l a t i o n w h i c h m a y c o n t r i b u t e t o c o n v e c t i o n . T h e c o m p o n e n t s o f t h i s c o u p l i n g , o b s e r v e d p r i m a r i l y i n G r e a t P l a i n s e v e n t s ( U c c e l l i n i , 1 9 8 0 ) , a r e a i r fl o w f r o m t h e c y c l o n i c t o t h e a n t i c y c l o n i c s h e a r s i d e o f t h e j e t a l o f t i n t h e e x i t r e g i o n , a n d a n a p p a r e n t c o m p e n s a t i n g m o t i o n ( i e . , m a s s r e a d j u s t m e n t ) a t l o w l e v e l s w h i c h m a y o c c u r a s a ” l o w l e v e l j e t " . T h e l o w l e v e l j e t fl o w s t o w a r d t h e r e g i o n b e n e a t h t h e z o n e o f c y c l o n i c s h e a r i n t h e u p p e r l e v e l j e t s t r e a k . H o r i z o n t a l d i v e r g e n c e a l o f t d u e t o p o s i t i v e v o r t i c i t y a d v e c t i o n e n h a n c e s t h e m a s s a d j u s t m e n t t e n d e n c i e s . D j u r i c a n d L a d w i g ( 1 9 8 3 ) d e v e l o p e d a s c h e m a t i c m o d e l f o r t h e e v o l u t i o n o f t h e l o w l e v e l j e t i n s o u t h w e s t e r n w i n t e r c y c l o n e s . T h e s t a g e s o f t h e m o d e l a r e c h a r a c t e r i z e d b y : 1 ) a n i n i t i a l p e r i o d o f a b s e n c e o f a L L J b e f o r e s i g n i fi c a n t p r e s s u r e f a l l , 2 ) d e v e l o p m e n t o f a c r u d e L L J a s t h e l o w i n t e n s i fi e s , 3 ) a p p r o a c h o f a n u p p e r l e v e l t r o u g h a n d s u r f a c e c o l d f r o n t w h i l e w a r m a n d m o i s t a d v e c t i o n b e g i n t o o c c u r a t t h e s o u t h e r n e x t e n t o f t h e n o w p r o n o u n c e d L L J , a n d 4 ) g e n e r a t i o n o f a w a r m f r o n t a n d d e v e l o p m e n t o f a ” f r o n t a l c y c l o n e ” ( D j u r i c a n d L a d w i g , 1 9 8 3 ) . A c h t o r a n d H o r n ( 1 9 8 6 ) c o m p o s i t e d w i n d fi e l d s f o r t h e 3 0 0 m b a n d 8 5 0 m b c o n s t a n t p r e s s u r e s u r f a c e s f o r 7 0 C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s c a s e s . F o r t h e d e v e l o p i n g c a s e s , a w e s t e r l y j e t s t r e a k w a s e v i d e n t a t 3 0 0 m b w i t h i t s e x i t r e g i o n l o c a t e d o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . T h e u p p e r l e v e l w i n d p a t t e r n f o r t h e n o n - d e v e l o p i n g c a s e s w a s l e s s o r g a n i z e d . S t r e a m l i n e s o n t h i s p r e s s u r e 3 8 s u r f a c e i n d i c a t e d a t r o u g h t h a t w a s m o r e p r o n o u n c e d f o r t h e d e v e l o p i n g c a s e s . A n a l y s i s a t t h e 8 5 0 m b l e v e l i n d i c a t e d a n i n c r e a s e i n s o u t h e r l y fl o w i n t h e d e v e l o p i n g c a s e s c o i n c i d i n g w i t h t h e t i m e o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t , s i m i l a r t o t h e p a t t e r n d e s c r i b e d b y D j u r i c a n d L a d w i g ( 1 9 8 3 ) . 2 . 4 . 2 . A i r fl o w S m i c t u r e a n d P r o n g . M e s o s c a l e a n d s y n o p t i c s c a l e s t r e a m s o f a i r ( o f t e n r e f e r r e d t o a s " c o n v e y o r b e l t s " ) t h a t a p p e a r t o o c c u r c o n s i s t e n t l y w i t h i n b a r o c l i n i c w a v e s h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h t h e o r g a n i z a t i o n o f f r o n t a l z o n e s a n d p r e c i p i t a t i o n p a t t e r n s ( e . g . , B r o w n i n g a n d H a r r o l d , 1 9 6 9 ; H a r r o l d , 1 9 7 3 ; B r o w n i n g , 1 9 7 1 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . C a r l s o n ( 1 9 9 1 ) i l l u s t r a t e s a g e n e r i c fl o w p a t t e r n w i t h i n a b a r o c l i n i c w a v e a r i s i n g f r o m t h e p o l e w a r d , u p w a r d s l o p e o f i s e n t r o p i c s u r f a c e s a n d t h e a s c e n t o f a i r d o w n s t r e a m o f a s h o r t w a v e t r o u g h a x i s a n d d e s c e n t u p s t r e a m o f t h e t r o u g h ( F i g u r e 2 . 4 . 1 ) . T h i s p a t t e r n d e p i c t s t w o p r i m a r y t r a j e c t o r i e s o f a i r , o n e a s c e n d i n g a n d o n e d e s c e n d i n g . T r a j e c t o r y A - ' A a s c e n d s ( p o l e w a r d ) a n d c u r v e s a n t i c y c l o n i c a l l y a h e a d o f a t r o u g h a n d t r a j e c t o r y D - D d e s c e n d s ( e q u a t o r w a r d ) a n d c u r v e s a n t i c y c l o n i c a l l y b e h i n d t h e t r o u g h . T r a j e c t o r y D s p l i t s , a n d a p o r t i o n o f i t ( C ) c u r v e s c y c l o n i c a l l y a n d u p w a r d ( p o l e w a r d ) a s i t j o i n s T r a j e c t o r y A - A . P r e c i p i t a t i o n p a t t e r n s i n t h e w a r m s e c t o r o f a l o w p r e s s u r e s y s t e m a r e o f t e n a s s o c i a t e d w i t h t h e s o u t h e r l y a i r s t r e a m ( A - A ) , o f t e n d e s c r i b e d a s a w a r m c o n v e y o r b e l t ( H a r r o l d , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) o r p o l a r f r o n t c o n v e y o r b e l t ( B r o w n i n g a n d H i l l , 1 9 8 5 ) . T h e w a r m c o n v e y o r b e l t a d v e c t s w a r m a i r i n t h e a d v a n c e 3 9 F i g u r e 2 . 4 . 1 . C a r l s o n A i r fl o w M o d e l . T r a j e c t o r i e s D - D a n d D C a r e t h e a n t i c y c l o n i c a n d c y c l o n i c b r a n c h e s o f t h e d r y s t r e a m , r e s p e c t i v e l y . T r a j e c t o r y A - A i s t h e w a r m c o n v e y o r b e l t . ( F r o m C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . 4 0 o f a c o l d f r o n t , d e s t a b i l i z i n g t h e a i r m a s s ( C a r l s o n a n d L u d l a m , 1 9 6 8 ; B r o w n i n g , 1 9 7 1 ; H a r r o l d , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) . C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) u s e d a r e l a t i v e w i n d i s e n t r o p i c s y s t e m a n d s a t e l l i t e i m a g e r y t o i d e n t i f y r e g i o n s o f l a r g e - s c a l e s l a n t w i s e a s c e n t a n d a i r s t r e a m s w i t h i n a C o l o r a d o c y c l o n e . T h e w a r m a i r s t r e a m w h i c h C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i d e n t i fi e d a s t h e w a r m c o n v e y o r b e l t , a f t e r H a r r o l d ( 1 9 7 3 ) w a s l o c a t e d o n t h e 3 0 5 K i s e n t r o p i c s u r f a c e . T h i s a i r s t r e a m o r i g i n a t e s s o u t h o f t h e l o w i n e a s t e r l y fl o w i n t h e w a r m s e c t o r , a s c e n d s n o r t h n e a r o r b e y o n d t h e p o s i t i o n o f t h e w a r m f r o n t , a n d m e r g e s w i t h t h e w e s t e r l y fl o w a l o f t . T h e w a r m c o n v e y o r b e l t o f t e n c a r r i e s a n a b u n d a n c e o f m o i s t u r e a n d i s r e g a r d e d a s t h e p r i m a r y c l o u d - p r o d u c i n g fl o w i n a n e x t r a t r o p i c a l c y c l o n e ( B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . I t s w e s t e r n m o s t b o u n d a r y s l o p e s u p w a r d t o w a r d t h e d o m e o f c o l d a i r i n t h e w e s t ( H a r r o l d , 1 9 7 3 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) . T h e w a r m c o n v e y o r b e l t s d e s c r i b e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) , B r o w n i n g a n d H a r r o l d ( 1 9 6 9 ) a n d H a r r o l d ( 1 9 7 3 ) a r e q u i t e s i m i l a r d e s p i t e t h e i r o c c u r r e n c e i n c y c l o n e s f r o m d i f f e r e n t g e o g r a p h i c r e g i o n s ; a l l a s c e n d f r o m n e a r t h e s u r f a c e a n d t u r n e a s t w a r d , r i s i n g t o t h e m i d d l e o r u p p e r t r o p o s p h e r e . B r o w n i n g a n d P a r d o e ( 1 9 7 3 ) a n d H e m l e r ( 1 9 8 7 ) h a v e p r o v i d e d e v i d e n c e t h a t t h i s a s c e n d i n g a i r fl o w o c c u r s i n a b e l t o f r e l a t i v e l y s t r o n g w i n d s , o r l o w l e v e l j e t . A s e c o n d a i r s t r e a m , t h e c o l d c o n v e y o r b e l t ( F i g u r e 2 . 4 . 2 ) o r p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t ( F i g u r e 2 . 4 . 3 ) , o r i g i n a t e s i n t h e d e s c e n d i n g e a s t e r l y a i r , fl o w s w e s t w a r d b e n e a t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t , a n d a s c e n d s i n t h e v i c i n i t y o f t h e s u r f a c e l o w ( C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 8 7 , 1 9 9 1 ; B r o w n i n g a n d H i l l , . - l 9 8 5 ) . A s i t fl o w s b e n e a t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t , t h e c o l d c o n v e y o r b e l t i s t h e r e c i p i e n t o f p r e c i p i t a t i o n f a l l i n g f r o m t h e r e g i o n o f 4 1 5 0 0 k m p — — — — - I F i g u r e 2 . 4 . 2 . A i r fl o w S c h e m a t i c D e p i c t i n g W a r m a n d C o l d C o n v e y o r B e l t s . T h e w e s t e r n b o u n d a r e y o f t h e w a r m c o n v e y o r b e l t i s b o u n d e d b y L S W , L S W . T h e w e s t e r n b o u n d a r y o f t h e c o l d c o n v e y o r b e l t c l o u d i s b o u n d e d b y C C , C C , C C . ( F r o m C a r l s o n , 1 9 8 7 ) . 4 2 T R O P P O L A R F R O N T C O N V E Y O R B E L T A ” ( h - 1 0 1 1 v A I R ( r e c e n t \ $ \ \ \ : \ W , » X ‘ 0 ( 4 4 ’ 1 \ \ \ \ \ \ \ \ U H L \ \ \ \ \ \ \ \ ~ , o w L E V E L 1 m \ \ \ \ \ 1 , \ . \ \ . 1 1 1 1 R a i n \ f r o m P o l o r T r o u g h R a i n f r o m P o l o r F r o n t F i g u r e 2 . 4 . 3 . P o l a r F r o n t a n d P o l a r T r o u g h C o n v e y o r B e l t s . ( F r o m B r o w n i n g a n d H i l l , 1 9 8 5 ) . 4 3 l a r g e - s c a l e s l a n t w i s e a s c e n t o f t h e w a r m c o n v e y o r b e l t ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ) . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i n d i c a t e s t h a t t h e c o l d c o n v e y o r b e l t t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y a s i t a p p r o a c h e s t h e l o w c e n t e r , a l t h o u g h a p o r t i o n o f t h e a i r fl o w f o r m a c y c l o n i c ” c u s p ” a r o u n d t h e l o w d u r i n g c y c l o g e n e s i s . O t h e r a u t h o r s s u g g e s t t h a t t h e c o l d c o n v e y o r b e l t m a y t u r n a n t i c y c l o n i c a l l y o r c y c l o n i c a l l y ( B r o w n i n g , 1 9 9 0 ; B r o w n i n g a n d H i l l , 1 9 8 5 ) . T h e c o l d c o n v e y o r b e l t i s h y p o t h e s i z e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) t o p r o d u c e l o w a n d m i d - l e v e l c l o u d s n o r t h a n d w e s t o f t h e s u r f a c e l o w ( t h e " w r a p - a r o u n d ” p o r t i o n o f c l o u d f o r m a t i o n a n d p r e c i p i t a t i o n ) . B r o w n i n g ( 1 9 7 3 ) d e p i c t s a s i m i l a r a i r s t r e a m , d e s c e n d i n g f r o m 7 0 0 m b t o 9 0 0 m b , c r o s s i n g b e n e a t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t , a n d t h e n a s c e n d i n g a n d g e n e r a t i n g p r e c i p i t a t i o n n o r t h w e s t o f t h e l o w c e n t e r . B r o w n i n g ( 1 9 9 0 , p g . 1 3 7 ) i n d i c a t e s t h a t a l t h o u g h s h a r i n g r o u g h l y t h e s a m e l o c a t i o n a s t h e c o l d c o n v e y o r b e l t , t h e p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t " . . . t e n d s t o e x t e n d o v e r a m u c h g r e a t e r d i s t a n c e i n t o t h e c o l d a i r m a s s . . . a n d i s c h a r a c t e r i z e d b y h i g h e r w e t b u l b p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e v a l u e s . G o l d i n g ( 1 9 8 4 ) a s s o c i a t e d t h e d e v e l o p m e n t o f t h e w a r m f r o n t w i t h t h e o c c u r r e n c e o f a v e r t i c a l s e p a r a t i o n z o n e n o r t h e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r , w h e r e t h e w a r m s o u t h e r l y s t r e a m t u r n s e a s t a n d o v e r r u n s t h e c o o l e a s t e r l y s t r e a m . C a r l s o n ( 1 9 8 0 , p g . 1 5 0 9 ) s t a t e s s i m p l y t h a t " . . . t h e w a r m f r o n t i s b o u n d a r y b e t w e e n t h e w a r m c o n v e y o r b e l t a n d t h e c o l d c o n v e y o r b e l t . . . ” . T h e t h i r d a i r s t r e a m o f t e n i d e n t i fi e d i n r e l a t i v e fl o w i s e n t r o p i c a n a l y s e s i s t h e d r y s t r e a m o r d r y i n t r u s i o n ( G r e e n e t a l . , 1 9 6 6 ; D a n i e l s e n , 1 9 6 6 ; D a n i e l s e n , 1 9 7 4 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; Y o u n g e t a l . , 1 9 8 7 ) . T h i s a i r s t r e a m o r i g i n a t e s i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e o r l o w e r s t r a t o s p h e r e u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e a n d d e s c e n d s e a s t w a r d t o w a r d t h e c i r c u l a t i o n 4 4 c e n t e r ( F i g u r e 2 . 4 . 1 ) . T h e d r y s t r e a m s p l i t s a l o n g a c o n fl u e n c e z o n e w i t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t , a l i n e C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) r e f e r s t o a s t h e c o l d f r o n t . A p o r t i o n o f t h e d r y s t r e a m d e s c e n d s a n t i c y c l o n i c a l l y w e s t o f t h e t r o u g h a n d t h e r e m a i n d e r a s c e n d s a n d fl o w s e a s t w a r d , e v e n t u a l l y t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y . D a n i e l s e n ( 1 9 7 4 ) a n d C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) a s s o c i a t e d t h e l e a d i n g e d g e o f t h e d r y s t r e a m w i t h a n u p p e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k , o r i g i n a t i n g n e a r t h e t r o p o p a u s e . A n a l y s i s o f r e l a t i v e w i n d s o n i s e n t r o p i c s u r f a c e s f o r c o m m a c l o u d s y s t e m s i n t h e s o u t h e r n G r e a t P l a i n s c o n fi r m e d m a n y a s p e c t s o f t h e C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) m o d e l f o r t h e s e c y c l o n e s , i n c l u d i n g t h e e x i s t e n c e o f t h e " c o n v e y o r b e l t s " a n d t h e i r c o n fi g u r a t i o n ( C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) . C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) n o t e d t h e p r e s e n c e o f a j e t s t r e a k i n t h e r e g i o n o f t h e d r y i n t r u s i o n i n t h e m i d d l e a n d u p p e r t r o p o s p h e r e a n d d i f fl u e n c e n e a r t h e _ c o m m a t a i l , a s s u g g e s t e d b y D a n i e l s e n ( 1 9 7 4 ) a n d C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) d e s c r i b e d t h e b o u n d a r y o f t h e s u r f a c e d r y l i n e a s o c c u r r i n g u p s t r e a m o f t h e w e s t e r n c l o u d e d g e a n d i n t e r s e c t i n g t h e c o m m a t a i l . I t f o l l o w s t h a t t h e l o c a t i o n o f t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d w a r m c o n v e y o r b e l t , c o r r e s p o n d i n g t o t h e w e s t e r n c l o u d e d g e , o c c u r s d o w n s t r e a m o f t h e s u r f a c e d r y l i n e . T h i s c o n fi g u r a t i o n i m p l i e s t h a t t h e t r o p o s p h e r i c m o i s t u r e g r a d i e n t t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t . T h e a u t h o r s a s s o c i a t e d c o l d f r o n t o g e n e s i s w i t h t h e a x i s o f d i l a t i o n a l o n g t h e c o m m a t a i l w h i c h i s l o c a t e d s o m e w h a t p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s o n i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) . T h e c o l d f r o n t o b s e r v e d b y C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) w a s a s s o c i a t e d w i t h a d e f o r m a t i o n z o n e a t 9 0 0 m b t h a t s l o p e d n o r t h w e s t w a r d w i t h h e i g h t . T h u s , t h e l o w l e v e l " c o l d ” f r o n t t i l t e d r e a r w a r d w i t h h e i g h t , w h e r e a s t h e d r y s t r e a m - w a r m c o n v e y o r b e l t c o n fl u e n c e z o n e t i l t e d f o r w a r d 4 5 w i t h h e i g h t . L o w l e v e l f r o n t s a r e o f t e n a c c o m p a n i e d b y u p p e r l e v e l f r o n t s b e t w e e n a i r m a s s e s o f d i f f e r i n g t e m p e r a t u r e , h u m i d i t y , s t a t i c s t a b i l i t y , v e l o c i t y o r p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( K e y s e r a n d S h a p i r o , 1 9 9 0 ) . A s s h o w n b y t h e a i r s t r e a m m o d e l s a b o v e , c o n fl u e n c e z o n e s e x i s t i n r e l a t i v e - w i n d a i r fl o w , p a r t i c u l a r l y b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d w a r m c o n v e y o r b e l t , d r y s t r e a m a n d c o l d c o n v e y o r b e l t , a n d w a r m c o n v e y o r b e l t a n d c o l d c o n v e y o r b e l t . T h e s e c o n fl u e n c e z o n e s c a n p r o d u c e e i t h e r h o r i z o n t a l ” s e p a r a t i o n z o n e s ” ( e g . , c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d w a r m c o n v e y o r b e l t ) o r v e r t i c a l s e p a r a t i o n z o n e s ( c o n fl u e n c e o f t h e w a r m a n d c o l d c o n v e y o r b e l t s ) . A s s h o w n b y C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) w i t h t h e i r c o m p o s i t e s a n a l y s i s a n d s u g g e s t e d b y n u m e r o u s a u t h o r s ( B e r g e r o n , 1 9 3 7 ; S a n s o m , 1 9 5 1 ; M i l e s , 1 9 6 2 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 ; B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 2 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) , t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d w a r m c o n v e y o r b e l t m a y b e a s s o c i a t e d w i t h u p p e r l e v e l f r o n t o g e n e s i s . T h e s e u p p e r c o l d o r h u m i d i t y f r o n t s s l o p e f o r w a r d ( s i m i l a r t o a k a t a f r o n t ) o r r e a r w a r d ( a n a f r o n t ) w i t h h e i g h t , i n a c c o r d a n c e w i t h t h e v e r t i c a l c o n fi g u r a t i o n o f t h e c o n fl u e n c e p a t t e r n . A n a f r o n t s t e n d t o b e a s s o c i a t e d w i t h t r o u g h s c h a r a c t e r i z e d b y c o n fl u e n c e e a s t o f t h e t r o u g h a x i s a n d w i t h s h a r p s u r f a c e c o l d f r o n t a l b o u n d a r i e s ( B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . K a t a f r o n t s a r e a s s o c i a t e d w i t h d i f fl u e n t t r o u g h s a n d u p p e r l e v e l w i n d s t h a t o v e r t a k e t h e l o w l e v e l s y s t e m s ( B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . T h e s p l i t c o l d f r o n t m o d e l o f B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) , t y p i c a l o f a k a t a f r o n t , i n c l u d e s t w o d e s c e n d i n g b r a n c h e s o f u p p e r l e v e l a i r , p o s s i b l y c o r r e s p o n d i n g t o c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c b r a n c h e s o f t h e d r y s t r e a m ( F i g u r e 2 . 4 . 4 ) . T h e u p p e r s t r e a m , p o s s i b l y t h e c y c l o n i c b r a n c h o f t h e d r y s t r e a m , a s c e n d s o v e r t h e r e g i o n o f w a r m a i r . T h e z o n e o f c o n t a c t b e t w e e n t h i s U p p e r c o f l d f t r o n t a l p r e c i \ . p / / / W a r m f r o n t a l p r e c i p . 4 6 / / k m , 6 - - - ‘ 1 " / l ' I " I , 3 - ' l l ' l ' ” 1 1 1 D R Y 1 0 L A B S h a l l o w m o i s t z o n e F i g u r e 2 . 4 . 4 . S p l i t C o l d F r o n t M o d e l . S h a d e d a r e a s r e p r e s e n t t h e w a r m c o n v e y o r b e l t . U n s h a d e d a r r o w s r e p r e s e n t t h e d r y s t r e a m . N u m b e r d e s i g n a t e p r e c i p i t a t i o n a r e a s a s f o l l o w s : 1 ) w a r m f r o n t a l p r e c i p i t a t i o n , 2 ) u p p e r c o l d f r o n t c o n v e c t i v e z o n e , 3 ) c o n v e c t i v e p r e c i p i t a t i o n f a l l i n g t h r o u g h w a r m a d e t i o n a r e a , 4 ) s h a l l o w m o i s t z o n e , a n d 5 ) s u r f a c e c o l d f r o n t a l p r e c i p i t a t i o n . ( F r o m B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 2 ) . 4 7 o v e r r u n n i n g d r y a i r a n d t h e w a r m , h u m i d a i r b e n e a t h i t f o r m s a f o r w a r d - t i p p i n g u p p e r l e v e l f r o n t . W e s t o f t h e w a r m s e c t o r , B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) f o u n d a s e c o n d d i s c o n t i n u i t y a s d r y , c o l d e r a i r d e s c e n d e d t o n e a r t h e s u r f a c e . T h e l o w e r s t r e a m , p o s s i b l y t h e a n t i c y c l o n i c b r a n c h o f t h e d r y s t r e a m d e s c e n d s a n d i n t e r s e c t s t h e g r o u n d w e l l u p s t r e a m o f t h e e a s t e r n e x t e n t o f t h e u p p e r b r a n c h . T h e u p p e r h u m i d i t y f r o n t a n d s u r f a c e d i s c o n t i n u i t y f o r m t h e s p l i t - c o l d f r o n t . G o l d i n g ( 1 9 8 4 ) a l s o d e s c r i b e d t h e c o l d f r o n t a s a l a t e r a l d i s c o n t i n u i t y o f s t r e a m l i n e s . H e i d e n t i fi e d a s c e n d i n g s o u t h e r l y fl o w p o s i t i o n e d a d j a c e n t t o d e s c e n d i n g n o r t h e r l y fl o w o n t h e 9 5 0 m b s u r f a c e . W a n g e t a l . ( 1 9 9 5 ) o b s e r v e d a s t r o n g l o w l e v e l j e t b e h i n d a n d p a r a l l e l t o a s h a l l o w , i n t e n s e s u r f a c e t e m p e r a t u r e d i s c o n t i n u i t y t h e y r e f e r r e d t o a s a n a r c t i c f r o n t . T h e a r c t i c f r o n t , e n h a n c e d b y w a r m a i r a d v e c t i o n n e a r i t s s u r f a c e b o u n d a r y , m o v e d s o u t h w a r d i n t h e l e e o f t h e R o c k i e s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s a n d w a s c a p p e d b y a t e m p e r a t u r e i n v e r s i o n , p r e s u m a b l y e n h a n c e d b y w a r m a i r a d v e c t i o n n e a r i t s s u r f a c e b o u n d a r y . C o n s i s t e n t w i t h t h e s p l i t c o l d f r o n t m o d e l ( B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 0 ) , c o l d a i r a d v e c t i o n w a s o c c u r r i n g a b o v e a n d n o r t h o f t h e a r c t i c f r o n t . S h a p i r o a n d K e y s e r ( 1 9 9 0 ) d e s c r i b e d f o u r p h a s e s o f f r o n t a l e v o l u t i o n , b a s e d o n a d i a b a t i c c o m p o n e n t s o f c y c l o n e a i r fl o w . P h a s e 1 d e p i c t s a p o l e w a r d d i s t u r b a n c e a l o n g a n e x i s t i n g b a r o c l i n i c g r a d i e n t t h a t r e s e m b l e s a s t r o n g w a r m f r o n t a n d p o o r l y d e fi n e d c o l d f r o n t . T h e w a r m f r o n t h a s b e e n d e s c r i b e d a s t h e v e r t i c a l s e p a r a t i o n z o n e b e t w e e n t h e l o w l e v e l e a s t e r l y a n d m i d - l e v e l w e s t e r l y a i r s t r e a m s ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ; G o l d i n g , 1 9 8 4 ) . D u r i n g P h a s e 2 , t h e w a r m f r o n t f r a c t u r e s n e a r t h e c y c l o n e c e n t e r a n d b y P h a s e 3 , w h e n t h e w a r m f r o n t b e c o m e s " b e n t " u p s t r e a m , t h e i n t e r s e c t i o n o f w a r m a n d c o l d f r o n t s 4 8 r e s e m b l e s a T - b o n e s t r u c t u r e . F r o n t a l e v o l u t i o n d u r i n g P h a s e s 2 a n d 3 s u g g e s t s c o n t i n u e d u n d e r r u n n i n g o f t h e c o l d c o n v e y o r b e l t b e n e a t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t . F i n a l l y , c o n s i s t e n t w i t h a s t r o n g l y c y c l o n i c c o l d c o n v e y o r b e l t t r a j e c t o r y , P h a s e 4 d e p i c t s a w a r m c o r e s e c l u s i o n . W a r m a i r i s e n c i r c l e d b y t h e d e s c e n d i n g a i r fl o w n o r t h w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) , i n a s t u d y o f a s i m u l a t e d c y c l o n e , d i d n o t o b s e r v e T - b o n e e v o l u t i o n a t l o w l e v e l s , b u t d i d s u g g e s t t h a t t h e m o d e l e d t e m p e r a t u r e fi e l d s a l o f t w e r e c h a r a c t e r i z e d b y a w e a k l y e x p r e s s e d c o l d f r o n t a n d a s i n g l e f r o n t o g e n e s i s a r e a l i n k i n g w a r m a n d o c c l u d e d f r o n t s ( t h e t o p p o r t i o n o f t h e T ) . L o c a t e l l i e t a l . ( 1 9 8 9 ) o b s e r v e d t h e d e v e l o p m e n t o f a s p l i t u p p e r l e v e l f r o n t w i t h t h e i r s t u d y o f a m i d - A t l a n t i c c o a s t a l c y c l o n e . T h e a u t h o r s m a i n t a i n e d t h a t c o l d a i r a l o f t p r e c e d e d c o l d a i r n e a r t h e s u r f a c e a n d t i p p e d f o r w a r d w i t h h e i g h t . I n a m o r e r e c e n t s t u d y ( L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 9 5 ) , a v a r i a n t o f t h e c l a s s i c a l s p l i t - c o l d f r o n t m o d e l w a s d e s c r i b e d . T h e s u r f a c e f e a t u r e b e n e a t h a n d b e h i n d t h e c o l d f r o n t a l o f t w a s i d e n t i fi e d a s a d r y t r o u g h a n d n o t a s u r f a c e c o l d f r o n t . D r y s u r f a c e a i r b e h i n d t h e d r y t r o u g h a x i s a s c e n d e d i n t h e m o d e l a n d m e r g e d w i t h a m o i s t s o u t h e r l y s t r e a m . B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) i n d i c a t e t h a t i n r e g i o n s w h e r e t h e d r y s t r e a m o v e r r u n s t h e w a r m c o n v e y o r b e l t , p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y a n d l o w l e v e l b a r o c l i n i c i t y a r e e n h a n c e d a h e a d o f t h e s u r f a c e c o l d f r o n t ( M a r t i n e t a l . , 1 9 9 0 ; M a r t i n e t a l . , 1 9 9 2 ) . M i d - t r o p o s p h e r i c c o l d f r o n t s h a v e b e e n s u g g e s t e d a s a t r i g g e r i n g m e c h a n i s m f o r r e l e a s i n g p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y g e n e r a t e d w h e n d r y a i r o v e r r u n s m o i s t a i r i n e a s t c o a s t a n d m i d w e s t e r n c y c l o n e s ( M a r t i n e t a l . 1 9 9 0 ; L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 9 5 ) . T h e ” d r y s t r e a m " i s a n i n t e g r a l p a r t o f t h e s p l i t c o l d f r o n t m o d e l ( B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 2 ) a s t h e v e h i c l e 4 9 f o r u p p e r l e v e l c o l d a n d d r y a i r fl o w . I t a l s o a p p e a r s t o b e r e s p o n s i b l e f o r t h e a r r i v a l o f c o l d a i r a l o f t p r e c e d i n g t h e s u r f a c e c o l d f r o n t i n a s t u d y b y L o c a t e l l i e t a l . ( 1 9 8 9 ) . A c c o r d i n g t o L o c a t e l l i e t a l . ( 1 9 8 9 ) c y c l o n e e v o l u t i o n n o r m a l l y i n c l u d e s a p e r i o d w h e n t h e u p p e r t r o p o s p h e r i c f r o n t o v e r t a k e s a l e e s i d e p r e s s u r e t r o u g h . M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) , u s i n g b a c k w a r d s t r a j e c t o r i e s f o r a s i m u l a t e d c y c l o n e , c o m m e n t e d t h a t t h e o r i g i n a n d c o n fi g u r a t i o n o f a i r s t r e a m s w a s c o n s i d e r a b l y m o r e c o m p l i c a t e d t h a n t h a t s u g g e s t e d b y c o n c e p t u a l m o d e l s , s u c h a s C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ) . F o r e x a m p l e , t h e d r y a i r fl o w b e h i n d t h e c o l d f r o n t w a s s h o w n t o o r i g i n a t e n o t s i m p l y a s r e c e n t l y - d e s c e n d e d a i r ( i . e . , a d r y s t r e a m ) , b u t r a t h e r f r o m o t h e r a i r fl o w a s c e n d i n g c y c l o n i c a l l y n o r t h o f t h e w a r m f r o n t . A l s o , t h e a u t h o r s n o t e a c y c l o n i c c o l d c o n v e y o r b e l t t h a t o r i g i n a t e d i n w a r m a i r , i n c o n t r a s t w i t h C a r l s o n ’ s a n t i c y c l o n i c c o l d c o n v e y o r b e l t ( 1 9 8 0 ) . S i m i l a r l y , M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) n o t e d c y c l o n i c a s w e l l a s a n t i c y c l o n i c c u r v a t u r e i n t r a j e c t o r i e s c o r r e s p o n d i n g t o t h e w a r m c o n v e y o r b e l t . M o s t p r e v i o u s s t u d i e s o f t h e w a r m c o n v e y o r b e l t d e s c r i b e a n t i c y c l o n i c t u r n i n g i n t h e w a r m c o n v e y o r b e l t ( B r o w n i n g a n d H a r r o l d , 1 9 6 9 ; B r o w n i n g , 1 9 7 1 ; H a r r o l d , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . A l t h o u g h q u e s t i o n i n g t h e p r e c i s i o n o f t h e c o n v e y o r b e l t m o d e l , t h e a u t h o r s a c k n o w l e d g e d t h a t e x i s t i n g c o n v e y o r b e l t m o d e l s p r o v i d e a s i m p l i fi e d a p p r o x i m a t i o n o f a c t u a l a i r fl o w ( M a s s a n d S c h u l t z , 1 9 9 3 ) . M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) a l s o d e m o n s t r a t e d t h a t a n u p p e r l e v e l f r o n t w a s e v i d e n t d u r i n g m u c h o f t h e s i m u l a t e d c y c l o n e l i f e c y c l e . T h e a u t h o r s i n d i c a t e d t h a t t h i s f r o n t o c c u r r e d v e r y e a r l y i n t h e c y c l o n e ’ s d e v e l o p m e n t a n d s t r e n g t h e n e d t h r o u g h 2 4 h o u r s ( F i g u r e 2 . 4 . 5 ) . T h e u p p e r f r o n t w a s i n i t i a l l y d i s t i n c t f r o m t h e s u r f a c e t r o u g h . T h e s e : 3 j . , 2 H ” : fi c w . i “ x f a ' _ W ' ) o m ( e r u s s e r P 5 0 \ . ‘ O ! . . 9 ? ‘ ° “ \ ‘ ( G ' fi ‘ fl b ‘ fl fl C o l d K ’ A l l ‘ x N W S E N E : 9 0 " F i g u r e 2 . 4 . 5 . C r o s s - s e c t i o n o f A t m o s p h e r i c D i s c o n t i n u i t i e s i n a S i m u l a t e d C y c l o n e . T e m p e r a t u r e ( ° C ) a n d p r e s s u r e ( m b ) a r e i n d i c a t e d . F r o m M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) . 5 1 f e a t u r e s b e c a m e m o r e c l o s e l y a l i g n e d a s t h e c y c l o n e d e v e l o p e d , r e s u l t i n g i n a f r o n t a l l a y e r e x t e n d i n g t h r o u g h t h e e n t i r e t r o p o s p h e r e . K e y s e r ( 1 9 8 6 ) a n d K e y s e r a n d S h a p i r o ( 1 9 8 6 ) s u g g e s t e d t h a t h o r i z o n t a l c o n fl u e n c e a n d c o l d a d v e c t i o n w a s a s s o c i a t e d w i t h u p p e r f r o n t o g e n e s i s . I n t e r e s t i n g l y , M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) n o t e d t h a t v e r t i c a l d i s p l a c e m e n t o f a i r p a r c e l s , r a t h e r t h a n h o r i z o n t a l c o n fl u e n c e , s e e m e d t o d o m i n a t e t h e u p p e r l e v e l t h e r m a l p a t t e r n . T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) h a v e o r g a n i z e d t h e m o d e s o f b a r o c l i n i c w a v e e v o l u t i o n i n t o t w o g e n e r a l p a r a d i g m s . F o r t h e l i f e c y c l e 1 ( L C D t y p e s , t r a j e c t o r i e s A a n d D , b o t h a n t i c y c l o n i c , t e n d t o d o m i n a t e a i r fl o w p a t t e r n s ( F i g u r e 2 . 4 . 6 ) . L i f e c y c l e 2 ( L C Z ) s y s t e m s a r e d o m i n a t e d b y t r a j e c t o r i e s B a n d C , b o t h c y c l o n i c . T h e p r i m a r y b r a n c h i n g t r a j e c t o r i e s m a y b e t h o u g h t o f , l o o s e l y , a s t h e d r y s t r e a m ( A a n d B ) a n d t h e w a r m c o n v e y o r b e l t ( C a n d D ) . I n m o s t c a s e s , t h e d o m i n a n c e o f a p a r t i c u l a r t y p e o f c u r v a t u r e i s n o t c o m p l e t e a n d a i r s t r e a m s s p l i t . T h e a u t h o r s u s e d p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e v a l u e s o n a c o n s t a n t p o t e n t i a l v o r t i c i t y s u r f a c e ( P V = 2 , r e p r e s e n t a t i v e o f t h e t r o p o p a u s e ) t o d e m o n s t r a t e t h a t t h e u p p e r l e v e l e v o l u t i o n a n d c o n fi g u r a t i o n o f a i r fl o w d e p e n d s u p o n t h e a m o u n t o f c y c l o n i c s h e a r i n t h e w e s t e r l y a i r fl o w . T h e L G ] w a v e s , d o m i n a t e d b y c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c t e n d e n c i e s ( a l l 4 t r a j e c t o r i e s ) a n d m o d e l l e d w i t h a " n o r m a l ” w e s t e r l y a i r fl o w , e x h i b i t e d i n i t i a l n e g a t i v e t i l t i n g ( N W - S E ) . C y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c t r a j e c t o r i e s w e r e b o t h e v i d e n t , a l t h o u g h c y c l o n i c t r a j e c t o r i e s a p p e a r e d t o d o m i n a t e t h e e a r l y g r o w t h s t a g e . C o l d ( w a r m ) a i r w a s ” w r a p p e d " e q u a t o r w a r d ( p o l e w a r d ) a l o n g c y c l o n i c t r a j e c t o r i e s , w h i l e a n t i c y c l o n i c t r a j e c t o r i e s d i v e r t e d c o l d ( w a r m ) a i r s o u t h w e s t w a r d ( n o r t h e a s t w a r d ) . E v e n t u a l l y , t h e 5 2 F i g u r e 2 . 4 . 6 . I s e n t r o p i c R e l a t i v e F l o w W i t h i n a B a r o c l i n i c W a v e . ( F r o m T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) . 5 3 t r o u g h t h i n n e d , b a r o c l i n i c i t y w a s d e s t r o y e d a n d a n e q u a t o r w a r d c u t o f f o c c u r r e d a s t h e a n t i c y c l o n i c s h e a r b e g a n t o d o m i n a t e . T h e L C 2 w a v e s , m o d e l l e d i n a n e n v i r o n m e n t o f i n c r e a s e d c y c l o n i c s h e a r , w e r e d o m i n a t e d b y t r a j e c t o r i e s B a n d C . T h e L C 2 s y s t e m s d o n o t e x p e r i e n c e t r o u g h ” t h i n n i n g " a s d i d t h e L C ] w a v e s n o r d o t h e y m o v e a s f a r e q u a t o r w a r d . T h e c y c l o n i c a l l y — d o m i n a t e d L C 2 w a v e s t e n d t o d e v e l o p a d e e p c l o s e d v o r t e x o n t h e p o l e w a r d s i d e o f t h e m a x i m u m w i n d s t h a t d e c a y s v e r y s l o w l y . E d d y k i n e t i c e n e r g y p e a k e d l a t e r a n d a t h i g h e r v a l u e s f o r t h e L C 2 s y s t e m s t h a n f o r t h e L C ] s y s t e m s . I n s u m m a r y , L C l w a v e s t h i n a n d u l t i m a t e l y a c q u i r e a p o s i t i v e S W — N E t i l t i n a n t i c y c l o n i c s h e a r . L C 2 t r o u g h s b r o a d e n i n c y c l o n i c s h e a r . T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 , p g . 2 2 ) c o n c l u d e t h a t ” . . . i t i s l a r g e l y t h e i n i t i a l m e a n z o n a l fl o w , r a t h e r t h a n t h e i n i t i a l p e r t u r b a t i o n , t h a t d e t e r m i n e s w h a t h a p p e n s i n t h e l i f e c y c l e . " 2 . 5 . S u m m a r y . T h e r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e p r e s e n t e d a b o v e r a i s e s a n u m b e r o f q u e s t i o n s r e g a r d i n g t h e g e o m e t r y o f a i r fl o w s , s t r u c t u r e o f f r o n t s , a n d c y c l o n e e v o l u t i o n . 1 ) W h a t a r e t h e c h a r a c t e r i s t i c a i r fl o w p a t t e r n s i n c o l d s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s ? 2 ) A r e t h e s e a i r fl o w p a t t e r n s w e l l - r e p r e s e n t e d b y e x i s t i n g c o n c e p t u a l m o d e l s ? 3 ) W h a t f r o n t a l s t r u c t u r e s a r e s u g g e s t e d b y t h e c o n fl u e n c e p a t t e r n s i n C o l o r a d o c y c l o n e a i r fl o w ? 4 ) D o t h e a i r s t r e a m c o n fl u e n c e p a t t e r n s a t t r i b u t e d t o t h e d e v e l o p m e n t o f u p p e r a n d s u r f a c e f r o n t s e v o l v e d i f f e r e n t l y i n c y c l o n e s t h a t d e e p e n w h e n c o m p a r e d t o t h o s e 5 4 t h a t f a i l t o d e e p e n ? 5 ) D o e s t h e d o m i n a n c e o f c y c l o n i c o r a n t i c y c l o n i c a i r s t r e a m s o c c u r i n C o l o r a d o c y c l o n e s a n d i f s o , d o e s i t a p p e a r t o c o n t r o l c y c l o n e d e e p e n i n g ? T h i s s t u d y , b y a d d r e s s i n g t h e o b j e c t i v e s o f C h a p t e r 1 , w i l l a t t e m p t t o a n s w e r t h e s e q u e s t i o n s u s i n g a c o m p o s i t e a p p r o a c h w i t h i n a r e l a t i v e - w i n d , i s e n t r o p i c f r a m e w o r k . C h a p t e r 3 M E T H O D S 3 . 1 . O v e r v i e w . T h i s s t u d y r e q u i r e s a n a p p r o a c h t h a t d e s c r i b e s t h e e v o l v i n g a i r s t r e a m s a n d t h e p o t e n t i a l v o r t i c i t y , m o i s t u r e , t e m p e r a t u r e , a n d p r e s s u r e fi e l d s f o r m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s a n d e n a b l e s c o m p a r i s o n b e t w e e n t h r e e s a m p l e s w i t h d i f f e r e n t l i f e c y c l e s ( i . e . , e a r l y - , l a t e - a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ) . P r o c e d u r e s w e r e d e v i s e d t o a ) s e l e c t a n d c l a s s i f y c y c l o n e c a s e s , b ) c a l c u l a t e a n d d e p i c t t h e m e a n s t r u c t u r e o f a i r s t r e a m s a n d t h e t e m p e r a t u r e , m o i s t u r e a n d p o t e n t i a l v o r t i c i t y fi e l d s , c ) a s s e s s t h e t e m p o r a l e v o l u t i o n o f t h e m e a n fi e l d s a n d ( I ) c o m p a r e t h e m e a n fi e l d s , i n c l u d i n g t h e m e a n a i r fl o w p a t t e r n s , b e t w e e n c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s a n d w i t h p r e v i o u s l y - p r o p o s e d c o n c e p t u a l m o d e l s . 3 . 2 . S e l e c t i o n o f C a s e s A s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 1 , t h e a n a l y s i s i s l i m i t e d t o C o l o r a d o c y c l o n e s f o r s e v e r a l r e a s o n s . F i r s t , C o l o r a d o c y c l o n e s h a v e a d e m o n s t r a b l e i m p a c t o n t h e s u r f a c e w e a t h e r o f t h e c e n t r a l a n d e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . S e c o n d , g i v e n t h a t m a n y o f t h e a i r s t r e a m m o d e l s i n t h e c y c l o n e l i t e r a t u r e w e r e d e v e l o p e d f r o m e x a m i n a t i o n o f C o l o r a d o c y c l o n e b e h a v i o r , a l a r g e - s a m p l e s t u d y o f C o l o r a d o c y c l o n e s i s a p p r o p r i a t e t o v e r i f y a n d e x p a n d u p o n t h e s e m o d e l s . T h i r d , C o l o r a d o c y c l o n e s h a v e b e e n s h o w n t o d e e p e n a t v a r y i n g r a t e s 5 5 5 6 a n d w i l l t h u s p r o v i d e a n e x c e l l e n t o p p o r t u n i t y t o e x a m i n e d i f f e r e n c e s i n a i r s t r e a m s a n d d y n a m i c v a r i a b l e s d u r i n g t h e c y c l o n e l i f e c y c l e , w h i l e u s i n g t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a s a n i n i t i a l c o n t r o l . F o u r t h , t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n h a s a l i m i t e d s p a t i a l e x t e n t ( a p p r o x i m a t e l y 5 ° x S ° l a t i t u d e / l o n g i t u d e ) . C o m p o s i t e a n a l y s i s , t h e s y n o p t i c a p p r o a c h s e l e c t e d f o r t h i s s t u d y , i s m o s t e f f e c t i v e f o r s a m p l e s t h a t a r e c o n s t r a i n e d g e o g r a p h i c a l l y . F i n a l l y , a l t h o u g h i n v e s t i g a t i o n o f o t h e r c y c l o g e n e s i s g r o u p s i s u l t i m a t e l y d e s i r a b l e , a m o r e c o m p r e h e n s i v e N o r t h A m e r i c a n c y c l o n e c l i m a t o l o g y i s b e y o n d t h e p r e s e n t s c o p e o f t h i s r e s e a r c h . T h e a n a l y s i s o f a i r s t r e a m s a n d c y c l o n e e v o l u t i o n i n t h i s d i s s e r t a t i o n w i l l b e c o n d u c t e d u s i n g c o l d s e a s o n s y s t e m s . T h e r e a s o n f o r e l i m i n a t i n g w a r m s e a s o n c y c l o n e s i s t h a t C o l o r a d o c y c l o n e f r e q u e n c y d e c l i n e s a f t e r A p r i l a n d i n c r e a s e s a g a i n d u r i n g O c t o b e r ( W h i t t a k e r a n d H o r n , 1 9 8 1 ) . F o r t h i s s t u d y , t h e c o l d s e a s o n i s d e fi n e d a s t h e c a l e n d a r m o n t h s o f N o v e m b e r t h r o u g h M a r c h . T h i s d e fi n i t i o n i n c o r p o r a t e s p o r t i o n s o f b o t h t h e s p r i n g a n d f a l l p e r i o d s o f t r a n s i t i o n i n t h e w e s t e r l i e s , a s w e l l a s t h e w i n t e r s e a s o n . C o l o r a d o c y c l o n e s w e r e s e l e c t e d f r o m t h e y e a r s 1 9 8 6 - 1 9 9 2 ; 4 9 c a s e s w e r e i d e n t i fi e d . G i v e n t h e n u m b e r o f t i m e s t e p s a n d v e r t i c a l l e v e l s , a l a r g e r s a m p l e s i z e w a s n o t f e a s i b l e . C y c l o n i c s y s t e m s w h o s e c y c l o g e n e s i s p e r i o d ( t i m e o f o c c u r r e n c e o f t h e fi r s t c l o s e d i s o b a r ) o c c u r s b e f o r e 1 N o v e m b e r o f a g i v e n y e a r w e r e n o t i n c l u d e d i n t h e s a m p l e . C y c l o n e s t h a t p e r s i s t e d b e y o n d 3 1 M a r c h w e r e i n c l u d e d , p r o v i d e d t h a t c y c l o g e n e s i s o c c u r r e d o n o r b e f o r e t h a t d a t e . T h e b o u n d a r y u s e d f o r t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n i s b a s e d u p o n t h e c o m b i n e d r e s u l t s o f t w o s t u d i e s , t h o s e o f R e i t a n ( 1 9 7 4 ) a n d W h i t t a k e r a n d H o r n ( 1 9 8 1 ) . 5 7 T h e s e a u t h o r s u s e d m a p s o f c y c l o g e n e s i s f r e q u e n c y t o i d e n t i f y c o m m o n d e v e l o p m e n t a r e a s . R e i t a n ( 1 9 7 4 ) i n d i c a t e s a c y c l o g e n e s i s m a x i m u m i n t h e l e e o f t h e F r o n t R a n g e t h a t i s e n c l o s e d b y t h e C o l o r a d o r e g i o n d e s c r i b e d b y W h i t t a k e r a n d H o r n ( 1 9 8 1 ) . T h e n o r t h w e s t a n d s o u t h e a s t c o o r d i n a t e s o f t h e c y c l o g e n e s i s a r e a u s e d i n t h i s s t u d y a r e 4 0 ° N , 1 0 5 ° W a n d 3 5 ° N , 1 0 0 ° W , r e s p e c t i v e l y , s i m i l a r t o W h i t t a k e r a n d H o r n ( 1 9 8 1 ) . H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) n o t e t h a t a l t h o u g h t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n i s r e f e r r e d t o a s t h e " C o l o r a d o r e g i o n , " i t a l s o i n c l u d e s p o r t i o n s o f K a n s a s , O k l a h o m a , N e w M e x i c o a n d T e x a s . C y c l o g e n e s i s i s d e fi n e d a s t h e fi r s t d e p i c t i o n o f a s u r f a c e c l o s e d i s o b a r ( 4 m b ) o n t h e N a t i o n a l M e t e o r o l o g i c a l C e n t e r N o r t h A m e r i c a n 3 - h o u r l y s u r f a c e w e a t h e r a n a l y s e s ( N M C , 1 9 8 6 - 1 9 9 2 ) w i t h i n t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . S u c h c l o s e d l o w s a r e c o n s i d e r e d c y c l o n e s u p o n p e r s i s t i n g f o r 2 4 h o u r s . T h i s d e fi n i t i o n o f a c y c l o n e i s e m p l o y e d b e c a u s e i t i s t h e s t a n d a r d c y c l o n e d e fi n i t i o n u s e d i n t h e C l i m a t o l o g i c a l D a t a N a t i o n a l S u m m a r y a n d i s c o n s i s t e n t w i t h n u m e r o u s c l i m a t o l o g i c s t u d i e s ( H o s l e r a n d G a m a g e , 1 9 5 6 ; R e i t a n , 1 9 7 4 ; H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; Z i s h k a a n d S m i t h , 1 9 8 0 ; W h i t t a k e r a n d H o r n , 1 9 8 1 , 1 9 8 4 ; H a y d e n a n d S m i t h , 1 9 8 2 ) . A p i l o t s t u d y s h o w e d t h a t t h e c y c l o n e s a m p l e i s e n l a r g e d b y m a r i n e d i s t u r b a n c e s t h a t m o v e d o n s h o r e , c r o s s e d t h e R o c k i e s a n d w e a k e n e d i n t h e c o n t i n e n t a l i n t e r i o r . T o e l i m i n a t e s t o r m s t h a t d i d n o t e x p e r i e n c e i n i t i a l d e e p e n i n g f r o m a n o r o g r a p h i c m e c h a n i s m , s y s t e m s t h a t h a d c l o s e d i s o b a r s t h a t w i n d w a r d o f t h e F r o n t R a n g e a n d t h e n m o v e d t o t h e l e e w e r e e x c l u d e d . T h e s e s y s t e m s a r e n o t t o b e c o n f u s e d w i t h n o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s , d i s c u s s e d b e l o w . T h i s c o n v e n t i o n w a s a l s o i n t e n d e d t o e l i m i n a t e G r e a t B a s i n c y c l o n e s . H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) a l s o e l i m i n a t e d 5 8 o r g a n i z e d l o w s t h a t m o v e d i n t o t h e C o l o r a d o r e g i o n . T h e i r e l i m i n a t i o n c r i t e r i a w a s l e s s r e s t r i c t i v e ; t h e y e x c l u d e d l o w s w i t h t h r e e o r m o r e c l o s e d i s o b a r s r a t h e r t h a n 1 . 3 . 3 . C l a s s i fi c a t i o n o f C y c l o n e s . P r e v i o u s s t u d i e s h a v e d i s c u s s e d c y c l o n e d e e p e n i n g r a t e s ( S a n d e r s a n d G y a k u m , 1 9 8 0 ; R o e b e r , 1 9 8 4 ) , t h e t i m i n g o f d e v e l o p m e n t ( B i e r l y a n d H a r r i n g t o n , 1 9 9 5 ) a n d w a v e l i f e c y c l e s ( T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) . V a r i a t i o n s i n t h e t i m i n g o f p r e s s u r e f a l l s c a n b e l i n k e d , d i r e c t l y o r i n d i r e c t l y , t o v a r i a t i o n s i n u p p e r a t m o s p h e r i c f o r c i n g ( a n e x a m p l e i s q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y ) . B e c a u s e a i r s t r e a m s a r e m a n i f e s t a t i o n s o f c y c l o n e c i r c u l a t i o n , i t i s l i k e l y t h a t d i f f e r e n c e s i n t h e t i m i n g o f d e v e l o p m e n t w i l l b e a t t e n d e d b y d i f f e r e n c e s i n a i r s t r e a m e v o l u t i o n . T h e r e a r e s e v e r a l r e a s o n s t o i n v e s t i g a t e a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n s f o r d i f f e r e n t c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s . F i r s t , a i r s t r e a m m o d e l s m a y o n l y b e r e p r e s e n t a t i v e f o r c e r t a i n s e q u e n c e s o r r a t e s o f d e v e l o p m e n t . T h e v a l i d i t y o f c o n c e p t u a l m o d e l s f o r c y c l o n e s t h a t d e e p e n v e r s u s t h o s e t h a t f a i l t o d e e p e n i s u n k n o w n . S e c o n d , s h o u l d a i r s t r e a m e v o l u t i o n v a r y b y d e v e l o p m e n t t y p e , k e y d i f f e r e n c e s i n t h e a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n s m a y r e v e a l i m p o r t a n t d e e p e n i n g o r n o n - d e e p e n i n g s i g n a t u r e s f o r f o r e c a s t e r s . T h i r d , i n v e s t i g a t i o n o f a i r s t r e a m d i f f e r e n c e s f o r d e v e l o p i n g v e r s u s n o n - d e v e l o p i n g s t o r m s m a y r e v e a l c l u e s t o t h e u n d e r l y i n g d y n a m i c s t h a t g o v e r n c y c l o n e i n t e n s i fi c a t i o n . T h e c y c l o n e - d e v e l o p m e n t c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e i s b a s e d o n p a t t e r n s o f 1 2 - h o u r 5 9 c e n t r a l p r e s s u r e c h a n g e . C e n t r a l p r e s s u r e s e e m e d a l o g i c a l c h o i c e b e c a u s e i t i s e a s i l y o b t a i n e d f r o m s u r f a c e w e a t h e r m a p s , e n a b l i n g q u i c k c o m p a r i s o n w i t h d a y - t o - d a y w e a t h e r e v e n t s a s t h e y o c c u r . A s u r f a c e - b a s e d p a r a m e t e r i s a l s o d e s i r a b l e b e c a u s e t h e s t r e n g t h o r s e v e r i t y o f m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s i s o f t e n a s s e s s e d w i t h m i n i m u m c e n t r a l p r e s s u r e a n d 2 4 - h o u r p r e s s u r e c h a n g e . I n i t i a l e x a m i n a t i o n o f t h e d a t a r e v e a l e d t w o o b v i o u s c l a s s e s , e a c h a c c o u n t i n g f o r a p p r o x i m a t e l y 5 0 % o f t h e c a s e s : c y c l o n e s t h a t e x p e r i e n c e d p r e s s u r e f a l l s o f 2 4 m b a f t e r c y c l o g e n e s i s , r e f e r r e d t o a s t + 0 , a n d t h o s e t h a t d i d n o t . T h i s s t a t e m e n t d o e s n o t i m p l y t h a t a l l i n d i v i d u a l s i n t h e s e c o n d g r o u p fi l l o r w e a k e n d u r i n g e a c h t i m e s t e p f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s . R a t h e r , n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s m a y e x p e r i e n c e s m a l l ( < 4 m b ) p r e s s u r e f a l l s d u r i n g a n y o f t h e 1 2 - h o u r i n t e r v a l s ( f r o m t + 2 4 t o t + 3 6 , e g . ) , b u t d o n o t e x p e r i e n c e a t o t a l p r e s s u r e f a l l o f 4 m b d u r i n g t h e p e r i o d f r o m t + 0 t o t + 4 8 . N o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s d i f f e r f r o m m a r i n e d i s t u r b a n c e s t h a t m o v e o n s h o r e a n d i n t o t h e l e e b e c a u s e t h e y d o n o t e x i s t a s a c l o s e d l o w o n t h e s u r f a c e p r e s s u r e m a p p r i o r t o a p p e a r i n g i n t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s r e g i o n . T h e p a r e n t w a v e m a y h a v e o r i g i n a t e d o v e r t h e P a c i fi c O c e a n , b u t t h e s u r f a c e c y c l o n e b e c o m e s a p p a r e n t o n l y t h r o u g h l e e c y c l o g e n e s i s . N o t e t h a t t h e d e fi n i t i o n o f a n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e u s e d i n t h i s s t u d y d i f f e r s f r o m t h a t u s e d b y H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) . H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) c l a s s i fi e d s y s t e m s b y t h e o c c u r r e n c e o r a b s e n c e o f a c l o s e d i s o b a r a t t + 7 2 . I h a v e u s e d a 4 8 - h o u r p r e s s u r e f a l l c r i t e r i o n b e c a u s e o f m y o b s e r v a t i o n t h a t m a n y s y s t e m s b e c o m e i n t e n s e w i t h i n t h e i n i t i a l 2 4 - h o u r p e r i o d a n d t h e n fi l l b y 7 2 h o u r s . S u c h c y c l o n e s d o e x p e r i e n c e d e v e l o p m e n t . T h e n o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s o f t h i s s t u d y m a y u n d e r g o a b r i e f , l i m i t e d i n t e n s i fi c a t i o n ( w i t h i n 4 m b ) a n d t h e n w e a k e n . D e v e l o p i n g c y c l o n e s u n d e r g o a t o t a l p r e s s u r e f a l l o f . > _ 4 m b d u r i n g t h e 4 8 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s . S y s t e m s t h a t e x p e r i e n c e t h e l a r g e s t p r e s s u r e f a l l s d u r i n g t h e fi r s t 2 4 h o u r s ( b e t w e e n t + 0 a n d t + 1 2 o r t + 1 2 a n d t + 2 4 ) a r e c l a s s i fi e d a s e a r l y - d e v e l o p i n g s y s t e m s , a n d t h o s e t h a t e x p e r i e n c e t h e l a r g e s t p r e s s u r e f a l l s d u r i n g t h e s e c o n d 2 4 - h o u r p e r i o d a r e c l a s s i fi e d a s l a t e - d e v e l o p i n g s y s t e m s . A p r e v i o u s s t u d y ( B i e r l y a n d H a r r i n g t o n , 1 9 9 5 ) d e m o n s t r a t e d t h a t C o l o r a d o c y c l o n e s o c c u r r i n g i n A p r i l a n d N o v e m b e r e x p e r i e n c e d m e a n e a r l y a n d l a t e d e v e l o p m e n t , r e s p e c t i v e l y . B y d e fi n i t i o n , c y c l o n e i n t e n s i t y ( m i n i m u m c e n t r a l p r e s s u r e ) i s n o t d i r e c t l y i n c l u d e d i n t h i s c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e , a l t h o u g h i t i s s t r o n g l y i m p l i e d b y t h e a m o u n t o f 4 8 - h o u r d e e p e n i n g . T h e c l a s s i fi c a t i o n s y s t e m i s b a s e d o n l y u p o n t h e t i m i n g a n d o v e r a l l m a g n i t u d e o f d e e p e n i n g . T h e f r e q u e n c y d i s t r i b u t i o n o f c o l d - s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s a f fi r m s t h a t C o l o r a d o c y c l o n e s a r e m o s t f r e q u e n t d u r i n g t h e t r a n s i t i o n s e a s o n s ( T a b l e 3 . 3 . 1 ) . W h e n s e p a r a t e d b y c a t e g o r y , n e a r l y h a l f o f t h e n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( N D C ) o c c u r i n M a r c h , b u t n o s t r o n g f r e q u e n c y p r e f e r e n c e s a r e e v i d e n t f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e t y p e s . M e a n 1 2 - h o u r c e n t r a l p r e s s u r e v a l u e s f o r t h e e a r l y ( E D C ) , l a t e ( L D C ) a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( T a b l e 3 . 3 . 2 ) s h o w t h a t t h e m e a n m i n i m u m c e n t r a l p r e s s u r e f o r t h e l a t e - d e v e l o p i n g s y s t e m s , 9 8 6 . 1 m b , i s s l i g h t l y l o w e r t h a n t h a t o f t h e e a r l y - d e v e l o p i n g s y s t e m s , 9 8 8 . 3 m b . T h e m e a n m i n i m u m c e n t r a l p r e s s u r e f o r n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , 9 9 5 . 2 m b , i s h i g h e r t h a n t h a t f o r e i t h e r o f t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e t y p e s . S o a l t h o u g h m i n i m u m c e n t r a l p r e s s u r e i s n o t i n c o r p o r a t e d i n t h e c l a s s i fi c a t i o n s c h e m e , t h e n o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s , l i m i t e d i n t h e i r 4 8 - h o u r p r e s s u r e f a l l s , d o n o t a c h i e v e t h e l o w c e n t r a l 6 1 T a b l e 3 . 3 . 1 . C o l d - s e a s o n C o l o r a d o C y c l o n e F r e q u e n c y b y M o n t h . E D C L D C T o t a l N o v 1 1 D e c J a n F e b 3 0 2 4 2 2 2 4 3 9 6 7 M a r 1 1 1 6 6 2 T a b l e 3 . 3 . 2 . M e a n C e n t r a l P r e s s u r e ( m b ) : C o l d - s e a s o n C o l o r a d o C y c l o n e s . t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 E D C 9 9 9 . 9 9 9 4 . 8 9 8 9 . 4 9 9 4 . 4 9 9 5 . 6 L D C 9 9 8 . 4 9 9 7 . 2 9 9 3 . 6 9 8 7 . 8 9 8 8 . 7 N D C 9 9 5 . 9 9 9 7 . 9 9 9 9 . 7 1 0 0 0 . 8 1 0 0 1 . 6 M e a n M i n i m u m P r e s s u r e ( m b ) : E D C : 9 8 8 . 3 L D C : 9 8 6 . 1 N D C : 9 9 5 . 2 6 3 p r e s s u r e m e a n s o f t h e d e v e l o p i n g t y p e s . T h e a v e r a g e p a t t e r n s o f 1 2 - h o u r p r e s s u r e c h a n g e c a n b e i n f e r r e d f r o m t h e m e a n p r e s s u r e v a l u e s f o r e a c h c y c l o n e t y p e ( T a b l e 3 . 3 . 2 ) . E a r l y - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , o n a v e r a g e , u n d e r g o t h e g r e a t e s t p r e s s u r e f a l l b e t w e e n t + 1 2 a n d t + 2 4 , w h e r e a s t h e m e a n i n t e n s i fi c a t i o n p e r i o d i s f o c u s e d b e t w e e n t + 2 4 a n d t + 3 6 f o r t h e l a t e - d e v e l o p i n g s y s t e m s . T h e n o n — d e v e l o p i n g s y s t e m s e x p e r i e n c e m e a n p r e s s u r e r i s e s t h r o u g h o u t t h e c y c l o n e l i f e . H i s t o g r a m s o f m i n i m u m c e n t r a l p r e s s u r e r e v e a l a s t r o n g c l u s t e r i n g o f n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s i n t h e 9 9 6 - 9 9 9 m b c l a s s ( F i g u r e 3 . 3 . 1 ) . E a r l y - d e v e l o p i n g c y c l o n e s a r e e v e n l y d i s t r i b u t e d a c r o s s a w i d e r a n g e o f p r e s s u r e c l a s s e s f r o m 9 7 2 - 1 0 0 3 m b ( F i g u r e 3 . 3 . 2 ) ; t h e l a t e - d e v e l o p i n g c y c l o n e d i s t r i b u t i o n i s s l i g h t l y m o r e p e a k e d b e t w e e n 9 7 6 a n d 9 9 9 m b ( F i g u r e 3 . 3 . 3 ) . I n s u m m a r y , t h e d i v i s i o n o f c y c l o n e s b y d e v e l o p m e n t t y p e p e r m i t s e x a m i n a t i o n a n d c o m p a r i s o n o f a i r s t r e a m p a t t e r n s a s s o c i a t e d w i t h c y c l o n e s t h a t e x p e r i e n c e n e g l i g i b l e , e a r l y o r l a t e d e v e l o p m e n t . I n v e s t i g a t i o n o f t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a i r s t r e a m p a t t e r n s a n d c y c l o n e d e v e l o p m e n t s h o u l d e n a b l e f o r e c a s t e r s t o i d e n t i f y w h e r e a c y c l o n e w i l l d e v e l o p a n d s h o u l d p o i n t t o d y n a m i c d i f f e r e n c e s c o n t r o l l i n g t h e d i f f e r e n t d e v e l o p m e n t t y p e s . 3 . 4 . A n a l y s i s . 3 . 4 . 1 . W . P o t e n t i a l t e m p e r a t u r e ( t h e t a ) s u r f a c e s a r e u s e d t o c h a r a c t e r i z e t h e a i r s t r e a m s a n d c i r c u l a t i o n fi e l d s a s s o c i a t e d w i t h m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s b e c a u s e o f t h e i r u t i l i t y f o r 1 O 9 7 2 9 7 6 9 8 0 9 8 4 9 8 8 9 9 2 9 9 6 1 0 0 0 1 0 0 4 F i g u r e 3 . 3 . 1 . M i n i m u m C e n t r a l P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n ( m b ) : E D C 6 5 9 7 2 9 7 6 9 8 0 9 8 4 9 8 8 9 9 2 9 9 6 1 0 0 0 1 0 0 4 F i g u r e 3 . 3 . 2 . M i n i m u m C e n t r a l P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n ( m b ) : N D C 6 6 9 7 2 9 7 6 9 8 0 9 8 4 9 8 8 9 9 2 9 9 6 1 0 0 0 1 0 0 4 F i g u r e 3 . 3 . 3 . M i n i m u m C e n t r a l P r e s s u r e D i s t r i b u t i o n ( m b ) : L D C 6 7 d e s c r i b i n g t h r e e - d i m e n s i o n a l a i r fl o w ( M o o r e , 1 9 9 1 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . I s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e s u r f a c e s a l o n g w h i c h a i r p a r c e l s c o o l a n d w a r m a d i a b a t i c a l l y ( i . e . , c o n s e r v e t h e i r p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e ) a n d t h e r e f o r e s e r v e a s a g o o d a p p r o x i m a t i o n t o a c t u a l a i r fl o w . I s e n t r o p i c s u r f a c e s o f f e r s e v e r a l a d v a n t a g e s f o r s y n o p t i c s c a l e a n a l y s i s . F i r s t , b y m a p p i n g t h e i n d i v i d u a l fi e l d s o n i s e n t r o p i c s u r f a c e s , t h e c o m p o s i t e t h r e e - d i m e n s i o n a l c y c l o n e a i r fl o w e v o l u t i o n i s r e v e a l e d b y t h e t o p o g r a p h y o f t h e s u r f a c e . R e g i o n s o f l a r g e s c a l e a s c e n t a n d d e s c e n t a r e i n d i c a t e d b y a i r fl o w d i r e c t e d u p o r d o w n t h e s l o p e o f t h e s u r f a c e . W h e t h e r v e r t i c a l m o t i o n s a r e g r a d u a l o r a b r u p t i s a p p a r e n t f r o m t h e r e l a t i v e s t e e p n e s s o f t h e s u r f a c e . S e c o n d l y , b a s e d u p o n P o i s s o n ’ s E q u a t i o n ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ) , t h e p r e s s u r e d i s t r i b u t i o n o n a n i s e n t r o p i c s u r f a c e i s e q u i v a l e n t t o t h e t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n . T h i s r e l a t i o n s h i p a l l o w s t h e a n a l y s t t o d e t e r m i n e t h e e l e v a t i o n , i n t e r m s o f p r e s s u r e , o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s a n d t o d e d u c e t h e r m a l a d v e c t i o n s f r o m t h e p r e s s u r e p a t t e r n . T h i r d l y , t h e s l o p e s o f i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e a s u r r o g a t e m e a s u r e o f b a r o c l i n i c i t y a c r o s s t h e c y c l o n e . A n o t h e r a d v a n t a g e o f u s i n g i s e n t r o p i c s u r f a c e s i s t h a t s t a t i c s t a b i l i t y c a n b e i n f e r r e d f r o m t h e v e r t i c a l s e p a r a t i o n o f s u r f a c e s . C l o s e l y - s p a c e d i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e a s s o c i a t e d w i t h h i g h s t a t i c s t a b i l i t y ; w i d e s p a c i n g i s a s s o c i a t e d w i t h l o w s t a b i l i t y . A d i f fi c u l t y o f u s i n g i s e n t r o p i c s u r f a c e s i s t h e s e l e c t i o n o f a p p r o p r i a t e s u r f a c e s t o r e p r e s e n t a t m o s p h e r i c f e a t u r e s . T h e s u r f a c e s u s e d i n t h i s s t u d y w e r e b a s e d u p o n a r e v i e w o f t h e l i t e r a t u r e a n d a p i l o t s t u d y . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) s u g g e s t e d s u r f a c e s ( 3 1 5 , 3 0 5 a n d 2 9 7 K ) t h a t m a y b e u s e f u l f o r d e t e c t i n g a i r s t r e a m s i n C o l o r a d o c y c l o n e s , w h i l e C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) u s e d t h e 3 1 7 K , 3 0 7 K , a n d 2 9 7 K s u r f a c e s f o r G r e a t P l a i n s c y c l o n e s . D a v i s a n d E m m a n u e l ( 1 9 9 1 ) c a l c u l a t e d E r t e l ’ s p o t e n t i a l v o r t i c i t y o n t h e 3 2 0 6 8 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s a n d a m e a n i s e n t r o p i c s u r f a c e b e t w e e n t h e 8 5 0 a n d 1 0 0 0 m b s u r f a c e s f o r a c o l d - s e a s o n A t l a n t i c c o a s t a l c y c l o n e . D a v i s ( 1 9 9 2 ) a n a l y z e d a c o l d s e a s o n m i d w e s t e r n c y c l o n e u s i n g t h e 3 1 5 K a n d 2 9 5 K s u r f a c e s . A p i l o t s t u d y f o r o n e c o l d s e a s o n ( N o v e m b e r 1 9 9 3 - M a r c h 1 9 9 4 ) w a s c o n d u c t e d t o d e t e r m i n e r e p r e s e n t a t i v e i s e n t r o p i c s u r f a c e s f o r C o l o r a d o c y c l o n e s . T h i s e x e r c i s e c o n s i s t e d o f m a n u a l l y e x a m i n i n g p l o t s o f i s o b a r s a n d p o t e n t i a l v o r t i c i t y o n i s e n t r o p i c s u r f a c e s . I s e n t r o p i c s u r f a c e s t h a t o c c u r r e d p r i m a r i l y i n t h e s t r a t o s p h e r e , i n d i c a t e d b y v a l u e s o f 2 2 P V U a c r o s s m o s t o f N o r t h A m e r i c a o r i n t e r s e c t e d t h e g r o u n d i n t h e s o u t h e r n U S . w e r e a v o i d e d . T h e f o l l o w i n g l e v e l s w e r e c h o s e n : 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K . T h e s e l e v e l s s a m p l e t h e u p p e r , m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e . T h i s r e s e a r c h , f o l l o w i n g C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) , o n l y u s e s p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e s u r f a c e s ( n o t e q u i v a l e n t p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e ) f o r c y c l o n e c o m p o s i t i n g , a n d t h e r e f o r e s o m e d i s t o r t i o n o f t h e s l o p e o f p a r c e l a s c e n t / d e s c e n t i s a s s u m e d t o o c c u r i n s a t u r a t e d r e g i o n s . E x c l u s i o n o f e q u i v a l e n t p o t e n t i a l s u r f a c e s s h o u l d n o t p r e s e n t a s e r i o u s p r o b l e m a s s a t u r a t i o n i s u n l i k e l y t o o c c u r i n a c o m p o s i t e . C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) i n d i c a t e d t h a t e q u i v a l e n t p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e s u r f a c e s s h o u l d b e u s e d f o r i n d i v i d u a l c a s e s t u d i e s , e . g . , C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . 3 . 4 . 2 . W W W T w i c e d a i l y ( 0 0 0 0 a n d 1 2 0 0 ) r a w i n d s o n d e o b s e r v a t i o n s f o r N o r t h A m e r i c a a r e a v a i l a b l e f o r t h e p e r i o d 1 9 4 6 - 1 9 9 2 o n C D - R O M ( N C A A , 1 9 9 3 ) . T h e r a w i n s o n d e d a t a w e r e e r r o r - c h e c k e d e x t e n s i v e l y p r i o r t o d i s t r i b u t i o n u s i n g a r e s i d u a l a n a l y s i s f r o m t h e 6 9 h y d r o s t a t i c e q u a t i o n ( G a n d i n , 1 9 8 8 ; C o l l i n s a n d G a n d i n , 1 9 9 0 ) . T h i s m e t h o d i d e n t i f i e d a n o m a l o u s r e s i d u a l s f r o m t h e h y d r o s t a t i c e q u a t i o n o r r e s i d u a l s t h a t c h a n g e s i g n b e t w e e n l e v e l s . T h e e r r o r c h e c k w a s p e r f o r m e d f o r l a y e r s a n d i n d i v i d u a l h e i g h t s . S o u n d i n g d a t a f r o m t h e n e t w o r k o f s t a t i o n s a c r o s s t h e U S . a n d C a n a d a w e r e u s e d t o p r e p a r e t h e c o m p o s i t e s f o r 1 2 - h o u r t i m e s t e p s b e g i n n i n g w i t h t h e t i m e o f c y c l o g e n e s i s ( t + 0 ) a n d e x t e n d i n g o u t t o 4 8 h o u r s ( t + 1 2 , t + 2 4 , t + 3 6 a n d t + 4 8 ) . T h e g r i d p r i o r t o c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) w a s a l s o i n c l u d e d t o a s s e s s p r e c y c l o g e n e t i c c o n d i t i o n s , f o l l o w i n g t h e e x a m p l e o f p r e v i o u s s t u d i e s ( F a w c e t t a n d S a y l o r , 1 9 6 5 ; H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; A c h t o r a n d H o r n , 1 9 8 6 ; M a r s h m e n t a n d H o r n , 1 9 8 6 ) . S u r f a c e c y c l o n e s t h a t a p p e a r e d b e t w e e n s o u n d i n g t i m e s o n t h e s u r f a c e a n a l y s e s ( e g . , 0 3 0 0 , 0 6 0 0 , 0 9 0 0 , 1 5 0 0 , 1 8 0 0 , 2 1 0 0 U T C ) w e r e a n a l y z e d w i t h : 1 ) t h e 0 0 0 0 U T C s o u n d i n g i f o b s e r v e d a t 0 3 0 0 U T C o r o b s e r v e d a t 1 8 0 0 a n d 2 1 0 0 U T C o n t h e p r e v i o u s d a y , a n d 2 ) w i t h t h e n e a r e s t 1 2 0 0 U T C s o u n d i n g i f o b s e r v e d a t 0 6 0 0 , 0 9 0 0 o r 1 5 0 0 U T C . T h e c o n s e q u e n c e o f m o v i n g t h e a n a l y s i s a h e a d t o t h e n e x t s o u n d i n g t i m e i s t h a t c y c l o n e d e v e l o p m e n t f o r t h e s e s t o r m s w i l l b e s l i g h t l y m o r e a d v a n c e d c o m p a r e d t o e v e n t s o c c u r r i n g a t o r i m m e d i a t e l y f o l l o w i n g t o t h e s o u n d i n g t i m e . S o u n d i n g d a t a w e r e e x t r a c t e d f o r a n a r e a b o u n d e d b y n o r t h w e s t a n d s o u t h e a s t c o o r d i n a t e s 7 5 ° N 1 4 0 ° W a n d 2 5 ° N 7 0 ° W ( r e f e r r e d t o b e l o w a s t h e " l a r g e g r i d " ) . T h i s r e g i o n c o v e r s t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a n d m u c h o f t h e e a s t e r n U . S . w i t h a s p a t i a l r e s o l u t i o n o f 1 . 5 ° x 1 . 5 ° l a t i t u d e / l o n g i t u d e . T h e s o u n d i n g s w e r e t h e n c o n v e r t e d t o G E M P A K ( G e n e r a l M e t e o r o l o g i c a l P a c k a g e ) f o r m a t f o r a n a l y s i s . G E M P A K ( N A S A , 1 9 9 0 ) i s a p o w e r f u l p a c k a g e o f a l g o r i t h m s d e s i g n e d t o 7 0 p e r f o r m n u m e r o u s a n a l y s e s o f m e t e o r o l o g i c a l d a t a , i n c l u d i n g t h e t r a n s f e r o f i r r e g u l a r l y - s p a c e d d a t a t o g r i d f o r m a t , m a p p i n g o n s e v e r a l p r o j e c t i o n s , a n d c a l c u l a t i o n o f d i a g n o s t i c f u n c t i o n s f o r s c a l a r a n d v e c t o r g r i d s . O n c e t h e d a t a w e r e i m p o r t e d i n t o G E M P A K , l a r g e - g r i d a r r a y s o f t h e s e l e c t e d p a r a m e t e r s f o r e a c h c a s e a n d t i m e s t e p w e r e c a l c u l a t e d f o r t h e 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 , a n d 2 9 0 K i s e n t r o p i c s u r f a c e s . P a r a m e t e r s e x t r a c t e d f r o m t h e s o u n d i n g s w e r e i n t e r p o l a t e d t o t h e r e c t a n g u l a r g r i d w i t h a B a r n e s o b j e c t i v e a n a l y s i s ( B a r n e s , 1 9 6 4 ) . T h e B a r n e s a l g o r i t h m u s e s a n e x p o n e n t i a l w e i g h t i n g f u n c t i o n b a s e d u p o n s t a t i o n - s p a c i n g t o d e t e r m i n e s t a t i o n - g r i d p o i n t m a x i m u m d i s t a n c e a n d i n t e r p o l a t e s d a t a d i r e c t l y f r o m t h e s o u n d i n g s t o i s e n t r o p i c s u r f a c e s . F o r t r a n p r o g r a m s w e r e u s e d t o e x t r a c t a s u b g r i d w i t h t h e d i m e n s i o n s o f 4 0 ° l a t i t u d e x 4 0 ° l o n g i t u d e , f r o m t h e l a r g e g r i d . T h i s g r i d s i z e w a s c h o s e n t o e x c l u d e d a t a - s p a r s e a r e a s i n c o a s t a l r e g i o n s a n d C a n a d a . F o r e a c h c a s e a n d t i m e s t e p , t h e s u b g r i d s u b g r i d c o o r d i n a t e s w e r e c a l c u l a t e d f r o m t h e i n d i v i d u a l c y c l o n e c e n t e r a t e a c h r e s p e c t i v e t i m e s t e p . T h e b o u n d a r i e s w e r e c e n t e r e d a s c l o s e l y a s p o s s i b l e u p o n t h e c y c l o n e c e n t e r w i t h o u t v i o l a t i n g t h e b o u n d a r i e s o f t h e l a r g e g r i d . A s t h e c y c l o n e a p p r o a c h e d t h e e a s t c o a s t , h o w e v e r , t h e s u b g r i d c e n t e r w a s p o s i t i o n e d s l i g h t l y u p s t r e a m o f t h e s u r f a c e c y c l o n e p o s i t i o n t o a v o i d p a r t i a l e l i m i n a t i o n o f d a t a i n t h e s u b g r i d . C o n s e q u e n t l y , t h e s u r f a c e c y c l o n e p o s i t i o n o c c u r s s l i g h t l y w e s t o f t h e c o m p o s i t e m a p c e n t e r f o r l a t e r t i m e s t e p s . T h e l o c a t i o n s o f t h e m e a n c y c l o n e p o s i t i o n s a r e s h o w n i n T a b l e 3 . 4 . 1 a n d F i g u r e 3 . 4 . 1 . U s i n g F o r t r a n p r o g r a m s , t h e g r i d s w e r e c o m p o s i t e d b y v a r i a b l e . T h e c o m p o s i t e g r i d s w e r e r e i n t r o d u c e d i n t o G E M P A K f o r m a p p i n g a n d d i s p l a y . 7 1 T a b l e 3 . 4 . 1 . C y c l o n e L a t i t u d e / L o n g i t u d e P o s i t i o n s a n d T r a n s l a t i o n V e c t o r s t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 E D C l a t i t u d e 3 8 ° N 4 0 4 3 4 3 4 6 l o n g i t u d e 1 0 3 ° W 9 8 9 2 8 9 8 2 L D C l a t i t u d e 3 7 ° N 3 9 4 2 4 6 4 9 l o n g i t u d e 1 0 3 ° W 9 7 8 4 8 1 7 7 N D C l a t i t u d e 3 7 ° N 3 7 4 1 4 2 4 3 l o n g i t u d e 1 0 3 ° W 9 8 9 2 8 0 7 7 M e a n T r a n s l a t i o n V e c t o r s ( m s ‘ ) E D C u L D C u N D C u l l l l l l A x l e s 9 v 1 1 v 9 v 7 2 F i g u r e 3 . 4 . 1 . M e a n C y c l o n e P o s i t i o n s . T + 0 t h r o u g h t + 4 8 m e a n s u r f a c e c y c l o n e c e n t e r p o s i t i o n s a r e s h o w n f o r E a r l y - D e v e l o p i n g ( E D C ) , L a t e - D e v e l o p i n g ( L D C ) a n d N o n - D e v e l o p i n g ( N D C ) s y s t e m s . 7 3 3 . 4 . 3 . V a r i a b l e s . C o m p o s i t e m a p s w e r e c o n s t r u c t e d b y a v e r a g i n g g r i d c e l l v a l u e s f o r e a c h o f t h e 1 2 - h o u r t i m e s t e p s , f o r t h e f o l l o w i n g m e t e o r o l o g i c a l v a r i a b l e s . a . 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y . A l t h o u g h t h e p o s i t i o n o f t h e s u r f a c e c y c l o n e i s b a s e d u p o n t h e l a t i t u d e / l o n g i t u d e c o o r d i n a t e s o f t h e c e n t r a l p r e s s u r e , a m a p o f l o w l e v e l v o r t i c i t y i s a l s o d e s i r a b l e t o e s t a b l i s h t h e l o c a t i o n o f n e a r - s u r f a c e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n a n d t o a s s o c i a t e c h a n g e s i n t h i s c i r c u l a t i o n w i t h p r e s s u r e c h a n g e s . N o t e t h a t t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n l o w l e v e l v o r t i c i t y a n d s u r f a c e p r e s s u r e i s n o t a l w a y s s t r o n g l y n e g a t i v e l y c o r r e l a t e d ; c y c l o n e c e n t r a l p r e s s u r e f a l l s a r e g o v e r n e d m o s t d i r e c t l y b y v e r t i c a l m o t i o n s . A b s o l u t e v o r t i c i t y w a s c a l c u l a t e d f o r t h e 9 0 0 m b l e v e l . b . R e l a t i v e w i n d s t r e a m l i n e s . C o m p o s i t e s t r e a m l i n e a n a l y s i s i s e s s e n t i a l t o s a t i s f y b o t h g e n e r a l o b j e c t i v e s o f t h i s r e s e a r c h : 1 ) a n a l y s i s o f a i r fl o w s t r u c t u r e a n d 2 ) c o m p a r i s o n o f c i r c u l a t i o n f e a t u r e s f o r d e v e l o p i n g a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s . S t r e a m l i n e s , b y d e fi n i t i o n , a r e l i n e s o f i n s t a n t a n e o u s w i n d d i r e c t i o n . S e v e r a l a u t h o r s h a v e s u g g e s t e d , h o w e v e r , t h a t s t r e a m l i n e s o n a r e l a t i v e — m o t i o n c o m p o s i t e s u r f a c e a r e e q u i v a l e n t t o t r a j e c t o r i e s o n a c o n v e n t i o n a l p r e s s u r e o r h e i g h t s u r f a c e ( C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ; G r e e n e t a l . , 1 9 6 6 ) a n d c a n b e u s e d t o i n f e r s o u r c e r e g i o n s . I n a d d i t i o n , c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s c a n b e u s e d t o s u g g e s t a i r fl o w c o n fi g u r a t i o n , i n c l u d i n g a n t i c y c l o n i c v s . c y c l o n i c t u r n i n g , l o c a t i o n o f t r o u g h s / r i d g e s , d i f fl u e n c e v s . c o n fl u e n c e , a n d p e r m i t i n f e r e n c e o f t e m p e r a t u r e a n d m o i s t u r e a d v e c t i o n . T o c a l c u l a t e t h e r e l a t i v e w i n d fi e l d , t h e a v e r a g e t r a n s l a t i o n v e c t o r f o r e a c h s y s t e m w a s 7 4 s u b t r a c t e d f r o m t h e e n v i r o n m e n t a l w i n d s f o r e a c h i s e n t r o p i c l e v e l a n d t i m e s t e p . C a l c u l a t i o n o f t h e t r a n s l a t i o n v e c t o r w a s b a s e d o n p r o c e d u r e s u s e d i n p r e v i o u s s t u d i e s . C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) c a l c u l a t e d a m e a n t r a n s l a t i o n a l w i n d f r o m t h e s u r f a c e , 7 0 0 a n d 5 0 0 m b l e v e l s a n d s u b t r a c t e d i t f r o m t h e o b s e r v e d w i n d s a f t e r i n t e r p o l a t i o n t o t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s . G r e e n e t a l . ( 1 9 6 6 ) i n d i c a t e d t h a t t h e t r a n s l a t i o n v e c t o r m i g h t b e d e t e r m i n e d f r o m t h e m o s t a p p r o p r i a t e a n d e a s i l y m e a s u r a b l e c o m p o n e n t o f t h e m o v i n g s y s t e m , s u c h a s t h e c y c l o n e c e n t e r . F o r t h i s s t u d y , t h e m e a n t r a n s l a t i o n v e c t o r w a s d e t e r m i n e d f o r e a c h i n d i v i d u a l c y c l o n e u s i n g t h e a v e r a g e o f t h e d i f f e r e n c e i n 1 2 - h o u r l o c a t i o n s o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e a v e r a g e 1 2 - h o u r t r a n s l a t i o n v e c t o r w a s d i v i d e d i n t o n a n d v w i n d c o m p o n e n t s . T h e s e c o m p o n e n t s w e r e t h e n s u b t r a c t e d f r o m t h e u a n d v w i n d g r i d s f o r e a c h l e v e l a n d t i m e s t e p . M e a n t r a n s l a t i o n v e c t o r s , c a l c u l a t e d b y a v e r a g i n g t r a n s l a t i o n v e c t o r s f o r e a c h i n d i v i d u a l s y s t e m , r e v e a l s l i g h t v a r i a t i o n s i n t h e u a n d v t r a n s l a t i o n c o m p o n e n t s b e t w e e n c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s ( T a b l e 3 . 4 . 1 ) . T w o s e r i o u s l i m i t a t i o n s a r i s e f r o m t h e u s e o f a r e l a t i v e - w i n d s y s t e m . F i r s t , t h e u s e o f a n a v e r a g e t r a n s l a t i o n v e c t o r a s s u m e s t h a t t h e c y c l o n i c s y s t e m i s m o v i n g a n d d e v e l o p i n g i n a s t e a d y s t a t e m a n n e r ; t h i s i s s e l d o m t h e c a s e . I n f a c t , d i f f e r e n t c y c l o n e c l a s s e s w e r e a s s i g n e d o n t h e b a s i s o f t h e i r v a r i a t i o n s i n d e v e l o p m e n t . S e c o n d l y , t r a n s l a t i o n o f t h e s y s t e m i s u n k n o w n b e f o r e t + 0 a n d f o l l o w i n g t + 4 8 , s o a v e r a g e s f o r t i m e s t - 1 2 , t + 0 a n d t + 4 8 a r e e s t i m a t e s . T h e r e f o r e , i t i s a n i m p o r t a n t a s s u m p t i o n , t h a t v a r i a t i o n s i n c y c l o n e m o t i o n d u r i n g t h e c y c l o n e l i f e c y c l e , a l t h o u g h i m p o r t a n t , w i l l n o t o b s c u r e r e l a t i v e - w i n d a i r s t r e a m p a t t e r n s i n t h e c o m p o s i t e s . R e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s w e r e c a l c u l a t e d f o r t h e 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 , 2 9 0 7 5 K i s e n t r o p i c s u r f a c e s . S t r e a m l i n e s f o r t h e t h r e e c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s w i l l b e c o m p a r e d t o p a t t e r n s d e r i v e d i n p r e v i o u s s t u d i e s i n o r d e r t o v e r i f y o r e x p a n d u p o n p r e v i o u s c o n c e p t u a l a i r fl o w m o d e l s . S i m i l a r l y , s t r e a m l i n e p a t t e r n s w i l l b e c o m p a r e d b e t w e e n c y c l o n e t y p e s t o a s s e s s a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n s d u r i n g c y c l o n e e v o l u t i o n . I n t h i s s t u d y i t w i l l b e c o m e n e c e s s a r y t o i d e n t i f y ” l i m i t i n g s t r e a m l i n e s " ( C a r l s o n , 1 9 8 0 ) , s t r e a m l i n e s t h a t f o r m t h e b o u n d a r i e s o f s p e c i fi c r e g i o n s o f a i r s h a r i n g s i m i l a r t r a j e c t o r y . F o r e x a m p l e , C a r l s o n ( 1 9 8 0 , p . 1 5 0 1 ) d e s c r i b e s t h e w a r m c o n v e y o r b e l t a s t h e w e s t e r n m o s t s t r e a m l i n e i n r e g i o n c h a r a c t e r i z e d b y e a s t e r l y a i r fl o w t u r n i n g n o r t h w a r d . T h e w a r m c o n v e y o r b e l t i s t h u s t h e ” w e s t e r n l i m i t t o t h e m e r i d i o n a l e x h c a n g e o n t h a t p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e s u r f a c e ” ( C a r l s o n , 1 9 8 0 , p . 1 5 0 1 ) . 0 . R e l a t i v e w i n d i s o t a c h s . T o m e a s u r e t h e s t r e n g t h o f t h e a i r fl o w , c o m p o s i t e r e l a t i v e w i n d i s o t a c h s w e r e e m p l o y e d . l s o t a c h s , i s o l i n e s o f c o n s t a n t w i n d s p e e d , a r e a l s o u s e d t o i d e n t i f y t h e l o c a t i o n s o f j e t m a x i m a . C o m p o s i t e i s o t a c h p a t t e r n s o n t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s w i l l b e r e l a t e d t o t h e p r e v i o u s w i n d m a x i m a l i t e r a t u r e f o r i s o b a r i c s u r f a c e s ( H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; A c h t o r a n d H o r n , 1 9 8 6 ) . T h e r e l a t i v e w i n d i s o t a c h s w e r e c a l c u l a t e d f o r t h e 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 , 2 9 0 K s u r f a c e s . S e l e c t e d s u r f a c e s a r e p r e s e n t e d i n C h a p t e r s 4 , 5 a n d 6 . d . M i x i n g r a t i o . A c t u a l m i x i n g r a t i o , t h e r a t i o o f t h e m a s s o f w a t e r p e r k i l o g r a m o f d r y a i r ( e x p r e s s e d a s g r a m s / k i l o g r a m ) , i s u s e d t o p r o v i d e a m e a s u r e o f w a t e r v a p o r p r e s e n t a t t h e d i f f e r e n t t i m e s t e p s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t . T h e p r e s e n t a t i o n o f m i x i n g r a t i o o n 7 6 i s e n t r o p i c s u r f a c e s r a t h e r t h a n o n i s o b a r i c s u r f a c e s r e v e a l s t h e c o n t i n u o u s m o i s t u r e d i s t r i b u t i o n a s i t o c c u r s i n t h r e e - d i m e n s i o n s . T h e t r u n c a t i o n o f t h e m o i s t u r e p a t t e r n o f t e n a s s o c i a t e d w i t h c o n s t a n t p r e s s u r e c o m p o s i t e s d o e s n o t o c c u r ( M o o r e , 1 9 9 1 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . T h r o u g h v i s u a l i n t e g r a t i o n o f t h e m i x i n g r a t i o a n d s t r e a m l i n e m a p s , t h e a n a l y s t c a n m a k e i n f e r e n c e s r e g a r d i n g m o i s t u r e s o u r c e r e g i o n s , t h e d u r a t i o n o f m o i s t u r e e n t r a i n m e n t i n a c y c l o n e , a n d t h e r e g i o n s o f c o n fl u e n c e b e t w e e n ” m o i s t ” a n d " d r y ” a i r s t r e a m s . M i x i n g r a t i o m a p s w e r e c a l c u l a t e d f o r t h e 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . e . P o t e n t i a l v o r t i c i t y . P o t e n t i a l v o r t i c i t y r e v e a l s c o n t r i b u t i o n s o f a b s o l u t e v o r t i c i t y ( c u r v a t u r e , s h e a r a n d e a r t h v o r t i c i t y ) a n d i n s t a b i l i t y t o t h e s t o r m c i r c u l a t i o n f r o m d i f f e r e n t a t m o s p h e r i c l e v e l s . I m p o r t a n t l y , b y u s i n g t h e 2 P V U c r i t e r i a d i s c u s s e d b y H o s k i n s e t a l . ( 1 9 8 5 ) a n d B l u e s t e i n ( 1 9 9 3 ) , t h e i n fl u e n c e o f a i r o f s t r a t o s p h e r i c o r i g i n c a n b e a s s e s s e d f o r a l l c y c l o n e t y p e s . T r o p o p a u s e f o l d s ( o r u n d u l a t i o n s , d e p r e s s i o n s ) a r e i n t r u s i o n s o f s t r a t o s p h e r i c a i r i n t o t h e u p p e r a n d m i d - t r o p o s p h e r e . A s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 2 , t r o p o p a u s e f o l d s h a v e b e e n a s s o c i a t e d w i t h e x p l o s i v e c y c l o n e s . P o t e n t i a l v o r t i c i t y d i s t r i b u t i o n s o n t r o p o p a u s e - l e v e l i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e u s e d i n t h i s s t u d y t o d e t e r m i n e i f s t r a t o s p h e r i c a i r p l a y e d a n i m p o r t a n t r o l e i n c y c l o n e d e v e l o p m e n t , p a r t i c u l a r l y i f t h a t c y c l o n e f a i l e d t o d e e p e n a s i t m o v e d a w a y f r o m t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . B e c a u s e p o t e n t i a l v o r t i c i t y i s a c o m p l e x v a r i a b l e t h a t i n c l u d e s e l e m e n t s o f t h e w i n d fi e l d , g e o p o t e n t i a l h e i g h t p a t t e r n , a n d s t a t i c s t a b i l i t y , t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n c y c l o n e t y p e s i n t h e m a g n i t u d e , l o c a t i o n a n d a p p a r e n t s o u r c e o f p o t e n t i a l v o r t i c i t y m a x i m a a r e g o o d 7 7 m e a s u r e s o f t h e d i f f e r e n c e s i n d y n a m i c f o r c i n g . P o t e n t i a l v o r t i c i t y m a p s w e r e c a l c u l a t e d f o r t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 3 . 4 . 4 . M o d e l E v a l u a t i o n . T h e a p p r o p r i a t e n e s s o f p r e v i o u s l y - p r o p o s e d c o n c e p t u a l m o d e l s ( B r o w n i n g a n d H a r r o l d , 1 9 6 9 ; B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 2 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; G o l d i n g , 1 9 8 4 ; S h a p i r o a n d K e y s e r ( 1 9 9 0 ) ; T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ; M a s s a n d S c h u l t z , 1 9 9 3 ; L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 9 5 ; M a r t i n e t a l . , 1 9 9 5 ) i s e v a l u a t e d t h r o u g h a v i s u a l c o m p a r i s o n o f t h e p r o m i n e n t f e a t u r e s o f t h e r e l a t i v e w i n d s t r e a m l i n e a n d i s o t a c h c o m p o s i t e s p r e s e n t e d h e r e t o t h e a i r fl o w m o d e l s t h e m s e l v e s . A l t h o u g h a m o r e q u a n t i t a t i v e / s t a t i s t i c a l a p p r o a c h i s d e s i r a b l e , a s u b j e c t i v e t r e a t m e n t i s t h e o n l y p o s s i b l e a p p r o a c h f o r t h e f o l l o w i n g r e a s o n s : 1 ) t h e c o n c e p t u a l m o d e l s o f t h e l i t e r a t u r e a r e n o t a c c o m p a n i e d b y n u m e r i c v a l u e s , a n d 2 ) d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e m o d e l s a n d t h e c o m p o s i t e r e s u l t s m a y o n l y b e i n d i c a t i n g l i m i t a t i o n s o f t h e m o d e l f o r c e r t a i n s e a s o n s , t i m e p e r i o d s d u r i n g t h e c y c l o n e l i f e , o r c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s , a n d n o t a g e n e r a l f a i l u r e o f t h e m o d e l . F o r i n s t a n c e , i f C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) c o n v e y o r b e l t m o d e l i s t o b e c o n s i d e r e d r e p r e s e n t a t i v e f o r t h e c y c l o n e t y p e f r o m w h i c h i t w a s d e r i v e d , t h e C o l o r a d o c y c l o n e c o m p o s i t e s h o u l d e x h i b i t s i m i l a r a i r s t r e a m s i n p o r t i o n s o f t h e t r o p o s p h e r e d e s c r i b e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) . H o w e v e r , f a i l u r e o f a w a r m c o n v e y o r b e l t t o o c c u r a t t + 0 o n t h e 3 0 5 o r 3 1 0 K s u r f a c e ( C a r l s o n u s e d t h e 3 0 8 K s u r f a c e ) d o e s n o t i n v a l i d a t e t h e C a r l s o n m o d e l ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) . R a t h e r , i t s u g g e s t s t h a t t h e m o d e l i s n o t a p p r o p r i a t e d u r i n g c y c l o g e n e s i s . 7 8 3 . 4 . 5 . C o m p a r i s o n o f d e l o n e D e v e l o p m e n t f l y o e s . F o r c o m p a r i s o n s b e t w e e n t h e e a r l y - , l a t e - a n d n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , a s u b j e c t i v e a p p r o a c h i s a l s o u s e d . A g a i n , t h e p r o b l e m w i t h t h e u s e o f m o r e s o p h i s t i c a t e d q u a n t i t a t i v e t e c h n i q u e s i s t h a t t h e i m p o r t a n t f e a t u r e s f o r c o m p a r i s o n , a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n , a r e e x p e c t e d t o v a r y i n s p a c e a n d t i m e a s a f u n c t i o n o f c y c l o n e d e e p e n i n g . A i r s t r e a m e v o l u t i o n i s d i f fi c u l t t o q u a n t i f y ; t h e d e c i s i o n w a s m a d e t h a t i n f o r m a t i o n w a s l e s s l i k e l y t o b e l o s t w h e n t h e p a t t e r n s w e r e e x a m i n e d d i r e c t l y . A l t h o u g h d i f f e r e n c e m a p s c o u l d h a v e b e e n c a l c u l a t e d b e t w e e n e a r l y - a n d l a t e - d e v e l o p i n g c o m p o s i t e s , f o r i n s t a n c e , d i f f e r e n c e s t r e a m l i n e v e c t o r s m a y h a v e b e e n d i f fi c u l t t o i n t e r p r e t . S l i g h t v a r i a t i o n s i n t h e o r i e n t a t i o n o r m a g n i t u d e o f a i r s t r e a m s , i n d i c a t i n g p o t e n t i a l l y i m p o r t a n t d y n a m i c d i f f e r e n c e s o r v a r i a t i o n s , m i g h t a l s o h a v e b e e n e l i m i n a t e d b y a u t o m a t e d d a t a r e d u c t i o n t e c h n i q u e s ( e . g . , f a c t o r a n a l y s i s , c l u s t e r i n g ) . 3 . 5 . S u m m a r y . T h i s d i s s e r t a t i o n a t t e m p t s t o a d d r e s s d e fi c i e n c i e s i n t h e c u r r e n t N o r t h A m e r i c a n c y c l o n e l i t e r a t u r e . F i r s t , t h i s s t u d y w i l l e v a l u a t e t h e a p p r o p r i a t e n e s s o f c o n c e p t u a l a i r fl o w m o d e l s f o r t h r e e c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s . S e c o n d , a n a l y s e s w i l l c o m p a r e t h e c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n o f a i r s t r e a m s f o r c y c l o n e s t h a t d e e p e n o r f a i l t o d e e p e n a s t h e y t r a n s l a t e d o w n s t r e a m . T h i r d , a n e x p a n d e d m o d e l o f c y c l o n e e v o l u t i o n , b a s e d o n a i r s t r e a m s a n d p o t e n t i a l v o r t i c i t y , m o i s t u r e , t e m p e r a t u r e a n d p r e s s u r e fi e l d s w i l l b e p r e s e n t e d . T h e m e t h o d o l o g y d e s c r i b e d i n t h i s c h a p t e r b e g a n w i t h t h e d e fi n i t i o n , s e l e c t i o n , 7 9 a n d c l a s s i fi c a t i o n o f c y c l o n e s . S o u n d i n g d a t a w e r e e x t r a c t e d f r o m C D - R O M a n d i n t e r p o l a t e d t o a l a r g e g r i d . A b s o l u t e v o r t i c i t y , r e l a t i v e w i n d s t r e a m l i n e s a n d i s o t a c h s , p o t e n t i a l v o r t i c i t y , a n d m i x i n g r a t i o m a p s w e r e c a l c u l a t e d f o r r e p r e s e n t a t i v e i s e n t r o p i c s u r f a c e s i n t h e u p p e r , m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e . C o m p o s i t e s w e r e c a l c u l a t e d f o r e a c h v a r i a b l e , t i m e s t e p , a n d l e v e l f o r t h e t h r e e c y c l o n e t y p e s f o r a s m a l l g r i d , c e n t e r e d i n t h e g e n e r a l r e g i o n o f t h e s u r f a c e l o w p r e s s u r e c e n t e r . F i n a l l y , t h e c o m p o s i t e s w e r e e x a m i n e d m a n u a l l y t o m a k e c o m p a r i s o n s w i t h e x i s t i n g c o n c e p t u a l c y c l o n e m o d e l s a n d b e t w e e n c y c l o n e d e v e l o p m e n t t y p e s . C h a p t e r 4 E A R L Y - D E V E L O P I N G C O L O R A D O C Y C L O N E S 4 . 1 . I n t r o d u c t i o n . E a r l y - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , h e r e a f t e r r e f e r r e d t o a s E D C s , a r e d e f i n e d a s t h o s e s t o r m s u n d e r g o i n g a 4 m b o r g r e a t e r p r e s s u r e f a l l w i t h i n t h e fi r s t 2 4 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s , w i t h n o a p p r e c i a b l e d e e p e n i n g t h e r e a f t e r . T h e s e s y s t e m s c o m p o s e d t h e s m a l l e s t p r o p o r t i o n o f t h e c y c l o n e s a m p l e , 1 0 c a s e s o r 2 0 . 4 p e r c e n t o f t h e s a m p l e . T h e c o l d - s e a s o n d i s t r i b u t i o n , b y m o n t h , o f E D C c a s e s , w a s : N o v e m b e r , 4 c a s e s ; D e c e m b e r , 3 c a s e s ; J a n u a r y , 0 c a s e s ; F e b r u a r y , 2 c a s e s ; a n d M a r c h , 1 c a s e . I n t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s ( 4 . 2 - 4 . 7 ) , t h e k e y f e a t u r e s o f t h e c o m p o s i t e m a p s f o r t h e E D C c a s e s a r e d i s c u s s e d f o r t i m e s t e p s t i m e t - 1 2 t h r o u g h t + 4 8 . B e c a u s e o f t h e l a r g e n u m b e r o f c o m p o s i t e m a p s , a l l m a p s a r e p l a c e d a t t h e e n d c h a p t e r r a t h e r t h a n i n t e r l e a v e d t h r o u g h o u t t h e t e x t . T h i s c o n v e n t i o n i s a l s o u s e d i n c h a p t e r s 5 a n d 6 a n d s h o u l d e n a b l e r e a d e r s t o q u i c k l y l o c a t e t h e c o m p o s i t e c h a r t ( s ) r e f e r r e d t o i n t h e t e x t . A m a p o u t l i n e h a s b e e n p l a c e d o n e a c h c o m p o s i t e m a p t o h e l p r e a d e r s q u i c k l y a n d a c c u r a t e l y l o c a t e t h e f e a t u r e s r e f e r r e d t o i n t h e t e x t . F e a t u r e s a r e r e f e r e n c e d w i t h r e s p e c t t o s t a t e b o u n d a r i e s ( f o r e x a m p l e , " a c o n fl u e n c e z o n e s t r e t c h e s f r o m c e n t r a l O k l a h o m a t o s o u t h w e s t T e x a s " ) . H o w e v e r , r e a d e r s s h o u l d k e e p i n m i n d t h a t t h e f e a t u r e s a r e m a p p e d r e l a t i v e t o t h e m e a n p o s i t i o n o f t h e E D C l o w p r e s s u r e c e n t e r s , a n d t h a t f o r a n y p a r t i c u l a r c a s e t h e l o c a t i o n o f a s p e c i fi c f e a t u r e w i l l v a r y . I n s e c t i o n 4 . 8 , s c h e m a t i c s t h a t s u m m a r i z e t h e i m p o r t a n t 8 0 8 1 a i r s t r e a m f e a t u r e s f o r e a c h t i m e s t e p a r e p r e s e n t e d . 4 . 2 . P r e c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) . T h e t o p o g r a p h y o f t h e 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K i s e n t r o p i c s u r f a c e s i n d i c a t e s a w a r m d e p r e s s i o n e a s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a n d a c o l d d o m e o f a i r t o t h e w e s t ( i s e n t r o p i c s u r f a c e s ” d i p " i n r e g i o n s o f w a r m a i r a n d " d o m e ” i n r e g i o n s o f c o l d a i r ) ( F i g u r e s 4 . 2 . 1 , 4 . 2 . 2 , 4 . 2 . 3 , 4 . 2 . 4 , 4 . 2 . 5 a n d 4 . 2 . 6 ) . A i r fl o w o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s , a s s h o w n b y c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s , i s n o r t h w e s t e r l y o r w e s t e r l y i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e a n d d e s c e n d s ( i . e . , c r o s s e s t h e i s o b a r s f r o m l o w e r t o h i g h e r p r e s s u r e s ) o r fl o w s p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s ( F i g u r e 4 . 2 . 1 , 4 . 2 . 2 a n d 4 . 2 . 3 ) . T h i s d e s c e n d i n g a i r s t r e a m i s d r y d u e t o i t s o r i g i n i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e a n d / o r l o w e r s t r a t o s p h e r e . T h e 5 0 0 m b i s o b a r a p p e a r s t o b e t h e a p p r o x i m a t e b o u n d a r y b e t w e e n n o r t h w e s t e r l y a i r fl o w p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s i n t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e c o m p o s i t e c h a r t a n d n o r t h e r l y a i r fl o w , d e s c e n d i n g a n d t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y , i n t h e s o u t h e r n p o r t i o n . A l s o e v i d e n t f r o m t h e r e l a t i v e w i n d fi e l d s t r e a m l i n e s i s a s h o r t w a v e t r o u g h l o c a t e d o v e r t h e w e s t e r n U n i t e d S t a t e s ( F i g u r e s 4 . 2 . 1 , 4 . 2 . 2 , 4 . 2 . 3 , 4 . 2 . 4 ) . T h i s s h o r t w a v e s t r e n g t h e n s i n a m p l i t u d e t o w a r d t h e s u r f a c e . T h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t o n t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s c a n b e i n f e r r e d f r o m t h e i s o b a r p a t t e r n , a s , b y P o i s s o n ’ s e q u a t i o n , i s o b a r s a n d i s o t h e r m s o n i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e e q u i v a l e n t ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ; M o o r e , 1 9 9 1 ) . A t t i m e t ~ 1 2 , t h e m i d - t r o p o s p h e r i c t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i s q u i t e s t r o n g , a s s h o w n o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 2 . 3 ) . T h e a x i s o f t h e t h e r m a l t r o u g h s l i g h t l y l a g s t h a t o f t h e t r o u g h i n t h e r e l a t i v e w i n d fl o w , 8 2 p a r t i c u l a r l y o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 2 . 3 ) . C o n s e q u e n t l y , c o l d a d v e c t i o n i s o c c u r r i n g u p s t r e a m o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s , i m p l y i n g t h a t t h e w a v e w i l l a m p l i f y w i t h t i m e . T w o u p p e r - t r o p o s p h e r i c w i n d m a x i m a , o n e l o c a t e d u p s t r e a m a n d t h e o t h e r d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n , a r e e v i d e n t ( F i g u r e 4 . 2 . 7 ) . I n a g r e e m e n t w i t h t h e r m a l w i n d c o n s i d e r a t i o n s , t h e w i n d m a x i m a a r e l o c a t e d o v e r t h e s t r o n g e s t t h e r m a l g r a d i e n t s a n d i n c r e a s e i n s t r e n g t h w i t h h e i g h t . T h e u p s t r e a m m a x i m u m h a s a c o m p o s i t e v a l u e o f 2 5 m s ‘ 1 o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 2 . 7 ) . T h e s e c o n d s p e e d m a x i m u m i s l o c a t e d e a s t o f t h e d o w n s t r e a m r i d g e a x i s a n d , a t 3 0 m s “ , i s i n i t i a l l y t h e s t r o n g e s t o f t h e t w o m a x i m a ( F i g u r e 4 . 2 . 7 ) . T h e l o c a t i o n o f t h e c o m p o s i t e w i n d m a x i m a r e l a t i v e t o t h e c y c l o g e n e s i s a r e a i s c o n s i s t e n t w i t h t h e fi n d i n g s o f H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) a n d A c h t o r a n d H o r n ( 1 9 8 6 ) f o r d e v e l o p i n g o r " p e r s i s t i n g " C o l o r a d o c y c l o n e s . B o t h s t u d i e s i d e n t i fi e d a n u p p e r l e v e l w i n d m a x i m u m u p s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s a r e a p r i o r t o c y c l o n e d e v e l o p m e n t . D e s c e n d i n g a i r fl o w o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e s p l i t s a s i t c r o s s e s t h e c e n t r a l U . S . ( F i g u r e 4 . 2 . 4 ) . T h e a n t i c y c l o n i c p o r t i o n o f t h i s a i r fl o w t u r n s e a s t e r l y , s w e e p i n g w e s t w a r d t o w a r d t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a n d f o r m i n g a c o n fl u e n c e z o n e w i t h n o r t h e r l y a i r fl o w w e s t o f t h e R o c k i e s ( F i g u r e 4 . 2 . 4 ) . L o c a l i z e d a s c e n t i s a s s o c i a t e d w i t h t h i s a i r s t r e a m o v e r a n d w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n i n t h e m i d - l o w e r t r o p o s p h e r e ( a p p r o x i m a t e l y 6 5 0 t o 7 5 0 m b ) , p o s s i b l y e n h a n c e d b y t o p o g r a p h y . I t i s i n t e r e s t i n g t o n o t e t h a t t h e 3 0 0 K s u r f a c e i s t h e fi r s t i s e n t r o p i c s u r f a c e t o e x h i b i t a p p r e c i a b l e a s c e n t . W e a k d e s c e n d i n g e a s t e r l y a n d n o r t h e a s t e r l y a i r fl o w o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s 8 3 ( F i g u r e s 4 . 2 . 5 a n d 4 . 2 . 6 ) s u g g e s t s t h a t l i t t l e m o i s t u r e i s b e i n g a d v e c t e d o v e r a n d d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s a r e a a t t i m e t - 1 2 . T h i s l o w - l e v e l a i r fl o w p a t t e r n c o n fi r m s p r e v i o u s fi n d i n g s t h a t C o l o r a d o c y c l o n e s o f t e n d o n o t e n t r a i n s u b s t a n t i a l m o i s t u r e u n t i l m o v i n g a w a y f r o m t h e c y c l o g e n e s i s a r e a ( A c h t o r a n d H o r n , 1 9 8 6 ) . I n t h e s o u t h e r n p o r t i o n s o f t h e l o w e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s , a i r fl o w t r a j e c t o r i e s a t t i m e t - 1 2 a r e g e n e r a l l y o r i e n t e d p a r a l l e l t o t h e G u l f o f M e x i c o c o a s t l i n e . G i v e n t h i s a i r fl o w p a t t e r n , t h e h i g h e s t m o i s t u r e v a l u e s f o r t h e s e s u r f a c e s a r e e x p e c t e d t o o c c u r w e l l s o u t h o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . T h e c o m p o s i t e m i x i n g r a t i o m a p s f o r t h e 3 0 5 K ( F i g u r e 4 . 2 . 8 ) , 3 0 0 K ( F i g u r e 4 . 2 . 9 ) , 2 9 5 K ( F i g u r e 4 . 2 . 1 0 ) a n d 2 9 0 K ( 4 . 2 . 1 1 ) s u r f a c e s a g r e e w i t h t h i s s p e c u l a t i o n . N o t e t h a t m e a n m i x i n g r a t i o v a l u e s 2 5 g / k g a r e c o n fi n e d t o c e n t r a l a n d s o u t h e r n T e x a s a n d n o r t h e r n N e w M e x i c o , w h e r e a s t h e m e a n m i x i n g r a t i o v a l u e s o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n r a n g e f r o m o n l y 2 g / k g o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 2 . 8 ) t o 3 g / k g o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 2 . 1 1 ) . T h e c o m p o s i t e m o i s t u r e a n a l y s e s f o r t i m e t - 1 2 a r e s i m i l a r t o t h e s p e c i fi c h u m i d i t y a n a l y s e s p r e s e n t e d b y M a r s h m e n t a n d H o r n ( 1 9 8 6 ) f o r t h e i r C - l a n a l y s i s i n t e r m s o f t h e l i m i t e d n o r t h w a r d e x t e n t o f m o i s t u r e . T h e a b s o l u t e v o r t i c i t y p a t t e r n a t 9 0 0 m b i n d i c a t e s t h a t e v e n p r i o r t o c y c l o g e n e s i s a s l i g h t c y c l o n i c m a x i m u m i s f o u n d i m m e d i a t e l y w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( F i g u r e 4 . 1 . 1 2 ) , e v e n p r i o r t o c y c l o g e n e s i s . T h e fi n a l m a p s f o r t h i s t i m e p e r i o d a r e p l o t s o f i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y i n u n i t s o f l O ‘ m z s ‘ l K k g " , r e f e r r e d t o a s p o t e n t i a l v o r t i c i t y u n i t s ( P V U ) . P o t e n t i a l v o r t i c i t y v a l u e s 2 2 P V U a r e o f t e n i n d i c a t i v e o f s t r a t o s p h e r i c a i r ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) . T h u s , t h e d e p t h t o w h i c h t h e 2 P V U l i n e e x t e n d s d o w n w a r d i n t h e a t m o s p h e r e c a n b e u s e d a s a n e s t i m a t e o f t h e h e i g h t o f t h e 8 4 t r o p o p a u s e , a s t h e 2 P V U c o n t o u r i s v i e w e d a s a b o u n d a r y s e p a r a t i n g t h e s t r a t o s p h e r i c a i r f r o m t h e t r o p o s p h e r i c a i r . U s i n g t h e 2 P V U c r i t e r i o n , s t r a t o s p h e r i c a i r i s e v i d e n t a l o n g t h e n o r t h e r n p o r t i o n s o f t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 2 . 1 3 , 4 . 2 . 1 4 a n d 4 . 2 . 1 5 ) . W e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n , s t r a t o s p h e r i c a i r w i t h v a l u e s a s h i g h a s 4 P V U e x t e n d s s o u t h w a r d i n t o M o n t a n a a n d I d a h o , a n d 2 P V U a i r e x t e n d s a s f a r s o u t h a s s o u t h e r n N e v a d a a n d w e s t e r n U t a h ( F i g u r e 4 . 2 . 1 3 ) . C o m p a r i s o n o f t h e 2 P V U i s o l i n e w i t h i s o b a r s o n F i g u r e s 4 . 2 . 1 , 4 . 2 . 2 a n d 4 . 2 . 3 s u g g e s t s t h a t t h e t r o p o p a u s e i s d e p r e s s e d t o a t l e a s t 5 0 0 m b n e a r t h e t r o u g h a x i s . T h e p r e v i o u s l y - i d e n t i fi e d s t r o n g l y d e s c e n d i n g m o t i o n w e s t o f t h e t r o u g h a x i s o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s l i k e l y i s r e s p o n s i b l e f o r t h e s o u t h w a r d a n d d o w n w a r d a d v e c t i o n s o f t h e h i g h P V a i r . U c c e l l i n i ( 1 9 8 5 ) , H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h ( 1 9 9 1 a , 1 9 9 1 b ) h a v e d o c u m e n t e d t h e i m p o r t a n c e o f t r o p o p a u s e u n d u l a t i o n s i n t h e g e n e r a t i o n o f g e o p o t e n t i a l t r o u g h s a n d s u r f a c e c y c l o n e s . S u c h u n d u l a t i o n s t e n d t o c a u s e o r e n h a n c e c y c l o g e n e s i s t h r o u g h h y d r o s t a t i c a d j u s t m e n t a n d l o w e r s t r a t o s p h e r i c w a r m a d v e c t i o n ( H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 a ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) , a s d e s c r i b e d i n d e t a i l i n C h a p t e r 2 . 4 . 3 . C y c l o g e n e s i s ( t + 0 ) . A n o t a b l e c h a n g e i n t h e c o m p o s i t e m a p s b e t w e e n t i m e s t i m e t - 1 2 a n d t i m e t + 0 i s t h e s u b s t a n t i a l i n c r e a s e i n t h e h o r i z o n t a l t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s o u t h a n d s o u t h e a s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( F i g u r e s 4 . 3 . 1 , 4 . 3 . 2 , 4 . 3 . 3 ) . O n t h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K s u r f a c e s , a i r s t r e a m s w h o s e o r i g i n i s i n t h e h i g h t r o p o s p h e r e / l o w s t r a t o s p h e r e c o n t i n u e t o m o v e 8 5 o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( F i g u r e s 4 . 3 . 1 a n d 4 . 3 . 2 ) . T h i s a i r fl o w a g r e e s w i t h C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ) d r y s t r e a m , w i t h t h e e x c e p t i o n t h a t t h e a n t i c y c l o n i c t u r n i n g s h o w n b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i s l a r g e l y a b s e n t h e r e . F r o m t i m e s t - 1 2 t o t + 0 , t h e c o m p o s i t e i s o t a c h m a x i m u m u p s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n h a s i n c r e a s e d i n s t r e n g t h b y 1 0 m s ‘ 1 a n d a d v a n c e d e a s t w a r d , a s e x p e c t e d g i v e n t h e s t r e n g t h e n i n g t h e r m a l g r a d i e n t ( F i g u r e 4 . 3 . 7 ) . T h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n i s n o w p o s i t i o n e d i n t h e l e f t e x i t r e g i o n o f t h e w i n d m a x i m u m , a n a r e a o f u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e ( U c c e l l i n i a n d J o h n s o n , 1 9 7 9 ) . T h e i n c r e a s e i n m a g n i t u d e a n d e a s t w a r d p r o p a g a t i o n o f t h e w e s t e r n i s o t a c h m a x i m u m c l o s e l y r e s e m b l e t h e fi n d i n g s o f H o v e n a c a n d H o r n ( 1 9 7 5 ) a n d A c h t o r a n d H o r n ( 1 9 8 6 ) f o r d e v e l o p i n g C o l o r a d o c y c l o n e s . A t t h e 3 0 5 K l e v e l , a c l o s e d a n t i c y c l o n i c c e l l h a s d e v e l o p e d o v e r w e s t e r n L o u i s i a n a ( F i g u r e 4 . 3 . 3 ) . R e t u r n fl o w a r o u n d t h i s a n t i c y c l o n i c c e n t e r a s c e n d s g r a d u a l l y a n d , s o u t h e a s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n , c o n v e r g e s w i t h d e s c e n d i n g w e s t e r l y a i r fl o w ( F i g u r e s 4 . 3 . 2 a n d 4 . 3 . 3 ) . L a r g e - s c a l e s l a n t w i s e a s c e n t i s a l s o p r e s e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 3 . 4 ) , b u t h e r e t h e a i r s t r e a m h a s a s o u t h e a s t e r l y , r a t h e r t h a n s o u t h w e s t e r l y o r i e n t a t i o n , a n d t u r n s c y c l o n i c a l l y j u s t e a s t o f t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s . T h i s a i r s t r e a m i n m a n y w a y s r e s e m b l e s p r e v i o u s l y i d e n t i fi e d " c o l d c o n v e y o r b e l t s " ( E l i a s s e n a n d K l e i n s c h m i d t , 1 9 5 7 ; B r o w n i n g , 1 9 8 9 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) i n t h a t t h e a i r s t r e a m a p p r o a c h e s f r o m t h e d o w n s t r e a m r i d g e o n a l o w l e v e l i s e n t r o p i c s u r f a c e a n d a s c e n d s t o w a r d t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . H o w e v e r , t h e c y c l o n i c t u r n i n g o f t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h i s a i r s t r e a m d i f f e r s f r o m t h e a n t i c y c l o n i c t u r n i n g i d e n t i fi e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) f o r t h e c o l d c o n v e y o r b e l t . 8 6 C l o s e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n t i l t s n o r t h w e s t w a r d w i t h h e i g h t f r o m t h e T e x a s p a n h a n d l e ( F i g u r e 4 . 3 . 4 ) t o e a s t e r n C o l o r a d o ( F i g u r e 4 . 3 . 3 ) . D e s c e n t i s p r o n o u n c e d w e s t o f t h i s c l o s e d c i r c u l a t i o n . S l a n t w i s e a s c e n t e a s t o f t h e c l o s e d c i r c u l a t i o n o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 3 . 3 a n d 4 . 3 . 4 ) i s a s s o c i a t e d w i t h i n c r e a s e d m o i s t u r e d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n , a s s h o w n b y t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K ( F i g u r e s 4 . 3 . 8 a n d 4 . 3 . 9 ) c o m p o s i t e m i x i n g r a t i o m a p s . T h e p r o m i n e n t b u l g e o f t h e m i x i n g r a t i o l i n e s a g r e e s w i t h t h e s y n o p t i c a l l y - f o r c e d m o i s t u r e i n c r e a s e s s h o w n b y M a r s h m e n t a n d H o r n ( 1 9 8 6 ) f o r d e v e l o p i n g C o l o r a d o c y c l o n e s a t t h e t i m e o f c y c l o g e n e s i s . T h e n o r t h w a r d a d v a n c e o f m o i s t u r e i n t o t h e u p p e r M i d w e s t i s s o m e w h a t l i m i t e d b y a c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n d e s c e n d i n g a n d a s c e n d i n g a i r fl o w p r e s e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e f r o m n o r t h e r n K a n s a s t o w e s t e r n I l l i n o i s . E a s t e r l y a n d s o u t h e r l y fl o w o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 3 . 5 a n d 4 . 3 . 6 ) i s i n g o o d a g r e e m e n t w i t h l o w l e v e l m o i s t u r e i n c r e a s e s i n e a s t e r n T e x a s , a s s h o w n b y t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K m i x i n g r a t i o c o m p o s i t e s ( F i g u r e 4 . 3 . 1 0 a n d 4 . 3 . 1 1 ) . G o l d i n g ( 1 9 8 4 , p g . 8 7 7 ) s t a t e s t h a t d u r i n g t h e l i n e a r s t a g e o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t ( i n i t i a l d e v e l o p m e n t ) , n o s t r o n g s e p a r a t i o n z o n e s a r e e v i d e n t b e t w e e n d i f f e r e n t r e g i m e s o f a i r fl o w . M o t i o n s a r e p r i m a r i l y h o r i z o n t a l a n d l o w l e v e l fl o w i s " l e f t b e h i n d b y t h e s y s t e m ” ( e . g . , m e a n s p e e d o f t h e w a v e e x c e e d s l o w l e v e l w i n d s p e e d s ) . W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e 3 0 0 K s u r f a c e , t h e e a r l y - d e v e l o p m e n t c a s e s p r e s e n t e d i n t h i s s t u d y , i n t e r m s o f s e p a r a t i o n z o n e s , a p p e a r t o b e u n d e r g o i n g l i n e a r d e v e l o p m e n t a t t i m e t + 0 . H o w e v e r , t h e i n c r e a s e d s l a n t w i s e a s c e n t o n t h e l o w e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s i n d i c a t e s t h a t t h e c y c l o n e i s a d v a n c i n g t o w a r d a m o r e m a t u r e s t a g e . 8 7 T h e l o w l e v e l a b s o l u t e v o r t i c i t y p a t t e r n c o n t i n u e s t o i n d i c a t e a g e n e r a l r e g i o n o f e l e v a t e d c y c l o n i c v o r t i c i t y o v e r a n d e a s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( F i g u r e 4 . 3 . 1 2 ) . T h e s t r a t o s p h e r i c i n t r u s i o n , a s s h o w n b y t h e I P V m a x i m a , h a s e x p a n d e d e q u a t o r w a r d a n d d o w n w a r d . A t t h e 3 1 5 K l e v e l ( F i g u r e 4 . 3 . 1 3 ) , s t r a t o s p h e r i c a i r , c h a r a c t e r i z e d b y v a l u e s a s h i g h a s 6 P V U , h a s b e e n a d v e c t e d i n t o s o u t h e a s t e r n W y o m i n g , a n d 2 P V U a i r o v e r l i e s t h e c y c l o g e n e s i s a r e a . T h i s i n t r u s i o n o f h i g h I P V a i r i s f a i r l y d r a m a t i c c o n s i d e r i n g t h a t f o r t h e p r i o r a n a l y s i s t h e 6 P V U c o n t o u r w a s l o c a t e d i n n o r t h e r n A l b e r t a a n d S a s k a t c h e w a n . R a p i d l e e c y c l o n e d e v e l o p m e n t a s a r e s u l t o f a d v e c t i o n o f p o s i t i v e I P V ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; M a t t o c k s a n d B l e c k , 1 9 8 6 ) a p p e a r s p o s s i b l e b y t i m e t + 0 , g i v e n t h e m a g n i t u d e o f t h e I P V m a x i m a a n d t h e c o m p o s i t e s t r e a m l i n e t r a j e c t o r i e s . T h e 3 1 0 K s u r f a c e r e v e a l s a s o u t h w a r d p l u n g e o f s t r a t o s p h e r i c a i r ( 2 2 P V U ) i n t o N e w M e x i c o a n d n o r t h w e s t e r n T e x a s ( F i g u r e 4 . 3 . 1 4 ) . A t t h e 3 0 5 K l e v e l , a c o m p a r i s o n o f t h e i s o b a r a n d P V p a t t e r n s s u g g e s t s t h a t s t r a t o s p h e r i c P V a d v e c t i o n m a y b e o c c u r r i n g a s d e e p l y a s t h e 5 5 0 m b l e v e l ( F i g u r e 4 . 3 . 1 5 ) . T h i s i s a s o u t h e a s t w a r d e x p a n s i o n o f t h e p a t t e r n f r o m t i m e t - 1 2 a n d i s c o n s i s t e n t w i t h a d v e c t i o n o f P V b y t h e s t r o n g d e s c e n d i n g n o r t h w e s t e r l y m o t i o n i n d i c a t e d b y t h e c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s . A s w i l l b e s h o w n l a t e r , t h e o v e r a l l m a g n i t u d e o f t h e I P V fi e l d n o r t h a n d w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s a r e a f o r t h e E D C c o m p o s i t e s i s c o n s i d e r a b l y g r e a t e r t h a n t h a t f o r t h e n o n - d e v e l o p i n g c a s e s a t t h i s t i m e p e r i o d . 4 . 4 . C y c l o g e n e s i s + 1 2 h o u r s ( t + 1 2 ) . T h o u g h s t r o n g d e s c e n d i n g m o t i o n i s m a i n t a i n e d a t t i m e t + 1 2 u p s t r e a m o f t h e 8 8 c y c l o n e , w e a k a s c e n d i n g m o t i o n i s p r e s e n t e a s t o f t h e t r o u g h a x i s o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K ( F i g u r e s 4 . 4 . 1 , 4 . 4 . 2 a n d 4 . 4 . 3 ) s u r f a c e s . C y c l o n i c c u r v a t u r e o r c l o s e d c i r c u l a t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h i s a s c e n d i n g fl o w t i l t s n o r t h w e s t w a r d w i t h h e i g h t , f r o m c e n t r a l O k l a h o m a a t t h e 3 0 5 K l e v e l ( a p p r o x i m a t e l y 8 5 0 m b ) t o s o u t h e r n S o u t h D a k o t a a t t h e 3 1 5 K l e v e l ( a p p r o x i m a t e l y 3 5 0 m b ) ( F i g u r e s 4 . 4 . 1 , 4 . 4 . 2 , 4 . 4 . 3 a n d 4 . 4 . 4 ) . T h e a n t i c y c l o n i c c e l l o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e a t t i m e t + 1 2 , p r e v i o u s l y s e e n i n s o u t h w e s t L o u i s i a n a a t t i m e t + 0 , h a s t r a n s l a t e d e a s t w a r d o v e r t h e F l o r i d a p a n h a n d l e . T h e j e t m a x i m a l o c a t e d u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e f o r t h e p r e v i o u s a n a l y s i s t i m e s a r e a l s o p r e s e n t a t t i m e t + 1 2 ( F i g u r e 4 . 4 . 7 ) , a l t h o u g h t h e u p s t r e a m m a x i m u m h a s w e a k e n e d s l i g h t l y d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s a n d h a s p r o p a g a t e d i n t o c e n t r a l M i s s o u r i . T h e l e f t e x i t r e g i o n o f t h i s w i n d m a x i m u m o v e r l i e s t h e a r e a o f s t r o n g e s t c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 4 . 4 . 3 a n d 4 . 4 . 4 ) . I n c r e a s i n g l y s o u t h e r l y a i r fl o w d o w n s t r e a m o f t h e s u r f a c e c y c l o n e i s e v i d e n t o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 4 . 3 a n d 4 . 4 . 4 ) . O n t h e 3 0 5 K s u r f a c e t h i s a i r fl o w h a s a s o u t h w e s t e r l y o r i e n t a t i o n a n d i s p a r t o f t h e c i r c u l a t i o n a r o u n d a m i d - t r o p o s p h e r i c ( a p p r o x i m a t e l y 7 0 0 m b ) a n t i c y c l o n e c e n t e r e d o v e r w e s t e r n N o r t h C a r o l i n a . T h i s a i r s t r e a m h a s a l o n g t r a j e c t o r y o v e r t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o b e f o r e t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y a n d a s c e n d i n g . T h e w e s t e r n e d g e o f t h i s a i r s t r e a m i s m a r k e d b y s t r o n g c o n fl u e n c e ( f r o m s o u t h w e s t T e x a s t o s o u t h e r n I l l i n o i s ) w i t h a d r i e r a i r s t r e a m t h a t o r i g i n a t e d a s r e c e n t l y d e s c e n d e d a i r f r o m t h e u p p e r t r o p o s p h e r e . D i f fl u e n c e i m m e d i a t e l y w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r ( i . e . , o v e r e a s t e r n I o w a a n d M i s s o u r i , a n d w e s t e r n I l l i n o i s ) i s e v i d e n t w i t h i n t h i s d r y a i r s t r e a m . 8 9 T h e a s c e n d i n g a i r s t r e a m o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e h a s a s o u t h e r l y o r e v e n s o u t h e a s t e r l y o r i e n t a t i o n . L i k e t h e a s c e n d i n g a i r s t r e a m o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e , t h e s o u t h e r l y a i r s t r e a m a t t h e 3 0 0 K l e v e l a l s o h a s a l o n g t r a j e c t o r y a c r o s s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o b e f o r e t u r n i n g n o r t h w a r d . H o w e v e r , t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h i s a i r s t r e a m a t 3 0 0 K t u r n s c y c l o n i c a l l y , r a t h e r t h a n a n t i c y c l o n i c a l l y , e a s t a n d n o r t h e a s t o f t h e s u r f a c e l o w , g i v i n g t h e a i r s t r e a m a ” r e v e r s e S - s h a p e d " c o n fi g u r a t i o n . T h e s t r o n g e s t a s c e n t ( d e t e r m i n e d f r o m t h e i s o b a r g r a d i e n t a l o n g t h e l i m i t i n g s t r e a m l i n e ) o c c u r s i m m e d i a t e l y e a s t o f t h e s u r f a c e l o w . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) d e s c r i b e s t h e l i m i t i n g s t r e a m l i n e a s t h e b o u n d a r y o f m e r i d i o n a l e x c h a n g e o n a p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e s u r f a c e . B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) d e s c r i b e s t h e l i m i t i n g s t r e a m l i n e a s a c o n fl u e n t a s y m p t o t e s e p a r a t i n g t w o d i s t i n c t a i r s t r e a m s . N o t a b l y , d e s c e n t i s e v i d e n t w e s t o f t h e s u r f a c e l o w , a s t h e a i r s t r e a m " w r a p s a r o u n d " t h e c y c l o n e . A l s o e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K c o m p o s i t e i s a c o n fl u e n c e z o n e , s t r e t c h i n g f r o m e a s t T e x a s t o s o u t h e r n M i s s o u r i , b e t w e e n t h e a s c e n d i n g , s o u t h e r l y a i r s t r e a m a n d t h e d r y s t r e a m t o t h e w e s t . O n t h e 3 0 5 K s u r f a c e , m o i s t u r e h a s s l o w l y a d v a n c e d n o r t h e a s t w a r d i n a g r e e m e n t w i t h t h e o r i e n t a t i o n o f t h e a s c e n d i n g a i r s t r e a m o n t h i s s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 4 . 8 ) . T h e m o i s t u r e p a t t e r n f o r t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 4 . 9 ) d o e s n o t c h a n g e d r a m a t i c a l l y b e t w e e n t i m e s t i m e t + 0 a n d t + 1 2 . T h e m o s t n o t a b l e d i f f e r e n c e s a r e a t r a n s l a t i o n o f t h e m o i s t u r e p a t t e r n e a s t w a r d a n d s m a l l i n c r e a s e s i n t h e a v e r a g e m i x i n g r a t i o o v e r L o u i s i a n a a n d A r k a n s a s . P e r h a p s t h e r a t e o f m o i s t u r e a d v e c t i o n n o r t h w a r d i s s l o w e d b y t h e l o n g t r a j e c t o r y o f t h e s e a i r s t r e a m s a l o n g t h e c o a s t l i n e . I m p o r t a n t l y , a l t h o u g h t h e m o i s t u r e i s s t i l l d i r e c t e d w e l l d o w n s t r e a m f r o m t h e l o c a t i o n o f t h e s u r f a c e c y c l o n e ( a s s e e n b y t h e 9 0 a b s o l u t e v o r t i c i t y c e n t e r o n F i g u r e 4 . 4 . 1 2 ) , t h e i n c r e a s i n g l y m e r i d i o n a l c h a r a c t e r o f t h e a i r s t r e a m s p r o v i d e s a m o r e d i r e c t a v e n u e f o r G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e t o i n c r e a s e o v e r t h e p a t h o f t h e c y c l o n e t h a n w a s t h e c a s e f o r t h e p r e v i o u s a n a l y s e s . T h e s t r o n g e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i n t h e l o w e r t r o p o s p h e r e ( F i g u r e 4 . 4 . 5 a n d 4 . 4 . 6 ) , p a r t i c u l a r l y a t t h e 2 9 5 K l e v e l ( F i g u r e s 4 . 4 . 5 ) , r e fl e c t s s t r o n g d i f f e r e n t i a l t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n . A i r fl o w u p s t r e a m o f t h e c o m p o s i t e c y c l o n e c e n t e r i s n o r t h e r l y a n d a d v e c t s c o l d a i r s o u t h w a r d , w h e r e a s t h e s o u t h e a s t e r l y fl o w e v i d e n t e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r a d v e c t s w a r m a i r n o r t h w a r d . W e a k a s c e n d i n g a i r fl o w i s p r e s e n t e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r a t t h e 2 9 5 K l e v e l ( F i g u r e 4 . 4 . 5 ) a n d f r o m M i n n e s o t a t o L o u i s i a n a a t t h e 2 9 0 K l e v e l ( F i g u r e 4 . 4 . 6 ) . T h e m i x i n g r a t i o p a t t e r n s ( F i g u r e 4 . 4 . 1 0 a n d 4 . 4 . 1 1 ) i n d i c a t e a n i n c r e a s e i n m o i s t u r e o n t h e s e s u r f a c e s d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s , e v e n f o r t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 4 . 1 1 ) w h e r e t h e a i r fl o w i s p r e d o m i n a n t l y e a s t e r l y d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r a t b o t h t i m e s t + 0 a n d t + 1 2 . A c c o r d i n g t o G o l d i n g ( 1 9 8 4 ) , t h e m a t u r e p h a s e o f a b a r o c l i n i c w a v e c y c l o n e i s c h a r a c t e r i z e d b y t h e d e v e l o p m e n t o f a h o r i z o n t a l s e p a r a t i o n i n t h e w i n d fi e l d ( n o r t h e r l y , d e s c e n d i n g a i r fl o w a d j a c e n t t o a s c e n d i n g s o u t h e r l y a i r fl o w ) a n d t h e o c c u r r e n c e o f a w a r m f r o n t a s a v e r t i c a l s e p a r a t i o n z o n e b e t w e e n a s c e n d i n g , a n t i c y c l o n i c fl o w t h a t o v e r r i d e s l o w - l e v e l e a s t e r l y fl o w . T h e m o v e m e n t o f w a r m ( c o l d ) a i r n o r t h ( s o u t h ) a n d a l o f t ( d o w n w a r d ) , a s s o c i a t e d w i t h a h o r i z o n t a l s e p a r a t i o n z o n e , i s i n d i c a t i v e o f t h e a c q u i s i t i o n o f e d d y p o t e n t i a l e n e r g y a n d i t s c o n v e r s i o n t o e d d y k i n e t i c e n e r g y t h r o u g h v e r t i c a l m o t i o n ( H o l t o n , 1 9 7 9 ) . A h o r i z o n t a l s e p a r a t i o n z o n e c a n n o w b e d i s t i n g u i s h e d o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 4 . 5 ) , f r o m c e n t r a l T e x a s t o n o r t h e r n N e w M e x i c o . T h e v e r t i c a l 9 1 a i r fl o w s e p a r a t i o n z o n e ( i n d i c a t i v e o f a w a r m f r o n t ) , b e t w e e n t h e s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m a t b e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 4 . 3 ) a n d t h e s o u t h e a s t e r l y a i r s t r e a m o n t h e 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 4 . 4 , 4 . 4 . 5 a n d 4 . 4 . 6 ) s u r f a c e s , o v e r l i e s c e n t r a l I l l i n o i s , I n d i a n a a n d O h i o b y t i m e t + 1 2 . A s c e n d i n g m o t i o n s h o u l d s l o w t h e s o u t h w a r d a n d d o w n w a r d a d v e c t i o n o f p o t e n t i a l v o r t i c i t y . I n s u p p o r t o f t h i s s p e c u l a t i o n , t h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K I P V m a p s ( F i g u r e s 4 . 4 . 1 3 a n d 4 . 4 . 1 4 ) s h o w a w e a k e n i n g o f t h e m a g n i t u d e o f I P V m a x i m u m a l o n g t h e n o r t h e r n t i e r o f G r e a t P l a i n s s t a t e s , p o s s i b l y i n r e s p o n s e t o z o n a l fl o w a n d / o r t h e d e v e l o p m e n t o n t h e u p p e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s o f s l i g h t a s c e n d i n g m o t i o n n o r t h o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n t h a t c a u s e s t h e h e i g h t o f t h e t r o p o p a u s e t o i n c r e a s e . A t o n g u e o f 4 P V U a i r e x t e n d s s o u t h a n d e a s t w a r d o f i t s s t r a t o s p h e r i c s o u r c e r e g i o n i m m e d i a t e l y w e s t o f t h e s u r f a c e c y c l o n e , a s i n d i c a t e d b y t h e p o s i t i o n o f t h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y m a x i m u m ( F i g u r e 4 . 4 . 8 ) . T h e h i g h v a l u e s o f P V s u g g e s t t h a t p o s i t i v e I P V a d v e c t i o n r e m a i n s a t t i m e t + 1 2 a n i m p o r t a n t d e v e l o p m e n t m e c h a n i s m f o r t h e E D C c a s e s ( H o s k i n s , 1 9 8 5 ; M a t t o c k s a n d B l e c k , 1 9 8 6 ) . T h e E D C c a s e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y a b r o a d a r e a e n c l o s e d b y t h e 2 P V U c o n t o u r , e n c o m p a s s i n g m u c h o f t h e C o l o r a d o P l a t e a u a n d w e s t t o c e n t r a l I o w a a n d M i s s o u r i . T h e c o m p o s i t e p a t t e r n o f P V f o r t h e 3 0 5 K s u r f a c e i s m o r e d i f fi c u l t t o i n t e r p r e t ( F i g u r e 4 . 4 . 1 5 ) . A p o o l o f s t r a t o s p h e r i c a i r h a s b e c o m e o u t o f f , w h i l e t h e t o n g u e o f s t r a t o s p h e r i c a i r s t i l l e x t e n d s s o u t h w a r d . R e g a r d l e s s , s t r a t o s p h e r i c I P V h a s d e p r e s s e d t h e t r o p o p a u s e t o a t l e a s t t h e 5 0 0 m b l e v e l a t t h i s t i m e p e r i o d . 9 2 4 . 5 . C y c l o g e n e s i s + 2 4 H o u r s ( t + 2 4 ) . U p p e r t r o p o s p h e r i c a s c e n t e a s t o f t h e t r o u g h a x i s i s n o l o n g e r p r e s e n t i n t h e m i d d l e a n d u p p e r t r o p o s p h e r e a t t i m e t + 2 4 . T h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 ) e x h i b i t a r e t u r n o f a i r fl o w p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s , s i m i l a r t o t h e a i r fl o w a t t i m e s t i m e t - 1 2 a n d t i m e t + 0 . A l s o , c l o s e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i s n o l o n g e r e v i d e n t o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e a t t i m e t + 2 4 ( F i g u r e 4 . 5 . 2 ) . T h e w e s t - n o r t h w e s t e r l y fl o w u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s c r o s s e s t h e i s o b a r s a t a s m a l l e r a n g l e c o m p a r e d t o t h e t + 1 2 a n a l y s i s . C o n s e q u e n t l y , d e s c e n t a n d c o l d a d v e c t i o n h a v e w e a k e n e d i n t h i s a r e a , s i g n a l l i n g t h e b r e a k d o w n o f b a r o c l i n i c d e v e l o p m e n t . T h e c h a n g e s i n t h e t h e r m a l a d v e c t i o n s u p s t r e a m o f t h e w a v e a x i s a r e r e fl e c t e d i n t h e i s o t a c h c o m p o s i t e f o r t h e 3 1 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 5 . 7 ) . T h e u p s t r e a m w i n d m a x i m u m h a s w e a k e n e d i n t e r m s o f s p e e d , a l t h o u g h i t h a s g r o w n i n s i z e a n d n o w e x t e n d s f r o m n o r t h e a s t e r n T e x a s t o s o u t h c e n t r a l I l l i n o i s ( F i g u r e 4 . 5 . 7 ) . T h e d o w n s t r e a m m a x i m u m a p p e a r s t o b e g a i n i n g i n t e n s i t y i n r e s p o n s e t o i n c r e a s i n g w a r m a d v e c t i o n a n d t h e s t r e n g t h e n i n g o f t h e t h e r m a l g r a d i e n t i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e i d e n t i fi e d a t t i m e t + 1 2 . S o u t h w e s t e r l y a i r fl o w a c r o s s t h e s u r f a c e c y c l o n e , p r e s e n t p r e v i o u s l y o n l y o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e , i s n o w e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e a s w e l l ( F i g u r e s 4 . 5 . 3 a n d 4 . 5 . 4 ) , i n d i c a t i n g a d o w n w a r d e x t e n s i o n o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s t h r o u g h t i m e i n r e s p o n s e t o w a r m a d v e c t i o n . A i r s t r e a m s o r i g i n a t i n g o v e r t h e G u l f o f M e x i c o a r e n o w w r a p p i n g m o i s t u r e a r o u n d t h e a n t i c y c l o n i c c e l l ( F i g u r e s 4 . 5 . 3 , 4 . 5 . 4 , 4 . 5 . 8 a n d 4 . 5 . 9 ) a n d a r e p a r t i a l l y b l o c k e d f r o m a p p r o a c h i n g t h e c y c l o n e c e n t e r b y a c o n fl u e n c e z o n e s t r e t c h i n g f r o m M i s s i s s i p p i t o K e n t u c k y . T h e a s c e n t , a n t i c y c l o n i c c u r v a t u r e a n d G u l f o f M e x i c o 9 3 o r i g i n o f t h e s o u t h e r l y a i r s t r e a m o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e a t t i m e t + 2 4 a r e v e r y s i m i l a r t o t h e f e a t u r e s r e p r e s e n t e d b y t h e C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) w a r m c o n v e y o r b e l t . T h e c o n fl u e n c e z o n e s o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s i n d i c a t e t h a t d r y o r i g i n a t i n g i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e h a s d e s c e n d e d a n d m o v e d o v e r t h e s u r f a c e c y c l o n e . A s i m i l a r c o n fl u e n c e o f d r y d e s c e n d i n g a n d m o i s t a s c e n d i n g a i r s t r e a m s w a s d e s c r i b e d i n d e t a i l b y M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) f o r a s i m u l a t e d e x p l o s i v e c y c l o n e a t t + 3 3 h o u r s i n t o t h e s i m u l a t i o n . T h e y a t t r i b u t e d t h e c o n fl u e n c e t o t h e f o r m a t i o n o f a ” d r y s l o t . " T h e o v e r r u n n i n g o f m i d d l e a n d u p p e r t r o p o s p h e r i c d r y a i r o v e r m o i s t a i r b e c a u s e o f d e s c e n t u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n i s s i m i l a r t o t h e k a t a f r o n t s o r s p l i t c o l d f r o n t s d e s c r i b e d b y B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) , Y o u n g e t a l . ( 1 9 8 7 ) , S h a p i r o a n d K e y s e r ( 1 9 9 0 ) a n d B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) . I n a d d i t i o n , t h i s s t r u c t u r e i s c o n s i s t e n t w i t h t h e " f o r w a r d - t i p p i n g c o l d f r o n t ” d e s c r i b e d b y L o c a t e l l i e t a l . ( 1 9 8 9 ) f o r a c e n t r a l U . S w i n t e r c y c l o n e . T h e e v o l u t i o n o f t h e w a v e d e s c r i b e d b y t h e s e a u t h o r s i n v o l v e s a m i d - t r o p o s p h e r i c c o l d f r o n t o v e r t a k i n g a s u r f a c e t r o u g h , f o l l o w e d b y a g e n e r a l " s p i l l i n g - o v e r ” o f c o l d a i r ( L o c a t e l l i e t a l . , 1 9 8 9 ) . T h e g e n e r a l o r i e n t a t i o n o f t h e a i r fl o w o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 5 . 4 ) i s s i m i l a r t o t h a t d e p i c t e d b y B r o w n i n g a n d H a r r o l d ( 1 9 6 9 ) f o r t h e 1 2 ° C s u r f a c e o f a n O c t o b e r c y c l o n e c r o s s i n g E n g l a n d . F e a t u r e s i n c o m m o n i n c l u d e a n a s c e n d i n g s o u t h e r l y a i r s t r e a m , t u r n i n g s h a r p l y e a s t a c r o s s t h e w a r m f r o n t . T h e O c t o b e r c y c l o n e m a i n t a i n e d t h i s a i r fl o w p a t t e r n f o r 2 4 h o u r s a n d w a s c o n s i d e r e d b y B r o w n i n g a n d H a r r o l d ( 1 9 6 9 ) t o h a v e a m a t u r e c i r c u l a t i o n . T h e s o u t h e a s t e r l y a i r fl o w d e p i c t e d o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 5 . 5 ) d o e s n o t s t r i c t l y a d h e r e t o e i t h e r t h e w a r m o r c o l d c o n v e y o r b e l t s 9 4 d e s c r i b e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . C a r l s o n i n d i c a t e d t h a t b o t h c o n v e y o r b e l t s t u r n a n t i c y c l o n i c a l l y w h e r e a s c y c l o n i c c u r v a t u r e i s p r e s e n t f o r t h e E D C s , p a r t i c u l a r l y n e a r 7 0 0 m b . T h e a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n , o n t h e o t h e r h a n d , i s s i m i l a r t o H a r r o l d ( 1 9 7 3 ) a n d C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) , w h o a l s o i d e n t i fi e d l o w l e v e l c y c l o n i c - t u r n i n g a i r s t r e a m s . T h e s o u t h e a s t e r l y a s c e n d i n g a i r fl o w o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 5 . 5 ) c r o s s e s t h e A t l a n t i c O c e a n c o a s t l i n e b e f o r e a s c e n d i n g w e a k l y t o w a r d t h e c e n t e r o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e . M o i s t u r e t r a n s p o r t e d b y t h i s a i r s t r e a m e n t e r s t h e e a s t e r n s i d e o f t h e c y c l o n e i n t h e l o w e r t o m i d d l e t r o p o s p h e r e ( a p p r o x i m a t e l y 7 5 0 - 8 5 0 m b ) . A t t h e 2 9 0 K l e v e l ( F i g u r e 4 . 5 . 6 ) e a s t e r l y o r s o u t h e a s t e r l y fl o w a l s o c r o s s e s t h e A t l a n t i c c o a s t . M i x i n g r a t i o v a l u e s o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s i n c r e a s e n o r t h w a r d i n t o I n d i a n a a n d M i c h i g a n ( F i g u r e s 4 . 5 . 1 0 a n d 4 . 5 . 1 1 ) . A s w i l l b e d e m o n s t r a t e d i n C h a p t e r 6 , m o i s t u r e l e v e l s f o r t h e E D C c a s e s o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s e x c e e d t h o s e f o r t h e n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s b y a t l e a s t 2 g / k g a t m o s t l o c a t i o n s b y t i m e t + 2 4 . T h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y p a t t e r n i n d i c a t e s a w e l l d e v e l o p e d c l o s e d c i r c u l a t i o n o v e r w e s t e r n I l l i n o i s ( F i g u r e 4 . 5 . 1 2 ) . T h e i n t r u s i o n o f s t r a t o s p h e r i c I P V ( F i g u r e s 4 . 5 . 1 3 , 4 . 5 . 1 4 a n d 4 . 5 . 1 5 ) h a s t r a n s l a t e d e a s t w a r d a t t i m e t + 2 4 a n d i s n o l o n g e r p e n e t r a t i n g a s d e e p l y i n t o t h e t r o p o s p h e r e c o m p a r e d t o t i m e t + 1 2 ( F i g u r e s 4 . 5 . 1 4 , a n d 4 . 5 . 1 5 ) . H o w e v e r , t h e a r e a e n c l o s e d b y t h e 4 P V U c o n t o u r h a s a c t u a l l y g r o w n a n d a d v a n c e d s o u t h w a r d o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 5 . 1 3 ) . T h e 2 P V U a n d 4 P V U p a t t e r n s s u g g e s t t h a t , a l t h o u g h t h e i n t e n s i t y o f t h e I P V m a x i m u m h a s i n c r e a s e d , t h e d e p t h t o w h i c h i t h a s p e n e t r a t e d h a s d e c r e a s e d . P e r s i s t e n t n o r t h w e s t e r l y fl o w i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e a n d d e s c e n d i n g m o t i o n d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s ( F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 9 5 4 . 5 . 2 ) s h o u l d c o n t i n u e t o a d v e c t t h e s t r a t o s p h e r i c a i r e a s t w a r d . A s t h e v e r t i c a l e x t e n t o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r d e c e a s e s , h o w e v e r , t h e a d v e c t i o n s h o u l d h a v e a s m a l l e r i m p a c t o n l o w e r t r o p o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . D a v i s ( 1 9 9 2 ) f o u n d t h a t i n s t a b i l i t y r e s u l t i n g f r o m r e l e a s e o f l a t e n t e n e r g y i n s a t u r a t e d r e g i o n s o f a m i d w e s t e r n w i n t e r c y c l o n e e n h a n c e d s u r f a c e p r e s s u r e f a l l s , w h i c h p r o d u c e d h e i g h t e n e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . I n c r e a s e d c y c l o n i c c u r v a t u r e f o r c e d a d e c o u p l i n g o f t h e t r o p o p a u s e I P V a n o m a l y f r o m t h e s u r f a c e w a r m a d v e c t i o n a r e a a n d c a u s e d s u b s e q u e n t ” d e s t r u c t i o n o f P V . " I n c r e a s e d a s c e n t i n t o t h e m i d — t r o p o s p h e r e d u r i n g t + 1 2 a n d t + 2 4 ( a s s e e n i n F i g u r e s 4 . 4 . 4 a n d 4 . 4 . 9 ; 4 . 5 . 5 a n d 4 . 5 . 8 ) m a y b e p r o d u c i n g t h e s l i g h t r e d u c t i o n o f t h e a r e a l e x t e n t o f s t r a t o s p h e r i c I P V f o r t h e c o m p o s i t e E D C s ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . 4 . 6 . C y c l o g e n e s i s + 3 6 H o u r s ( t + 3 6 ) . A i r fl o w t r a j e c t o r i e s o v e r M i n n e s o t a i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e i n d i c a t e a s h i f t i n t h e o r i e n t a t i o n o f t h e t r o u g h a x i s t o w a r d a " p o s i t i v e t i l t ” i n c l i n a t i o n ( F i g u r e s 4 . 6 . 1 a n d 4 . 6 . 2 ) . T h i s p a t t e r n i s i n g o o d a g r e e m e n t w i t h t h e p a t t e r n s i d e n t i fi e d b y o t h e r a u t h o r s f o r d e c a y i n g b a r o c l i n i c w a v e s . F o r e x a m p l e , T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) f o u n d t h a t l i f e c y c l e 1 w a v e s , m o d e l e d i n n o r m a l z o n a l s h e a r c o n d i t i o n ( i . e . , n o e n h a n c e d c y c l o n i c s h e a r c o m p o n e n t ) , d e v e l o p e d a p o s i t i v e , s o u t h w e s t t o n o r t h e a s t t i l t a t m a t u r i t y w h i c h w a s a c c o m p a n i e d b y t h i n n i n g ( i . e . , m e r i d i o n a l e x t e n s i o n b y s t r e t c h i n g t o w a r d t h e n o r t h e a s t a n d s o u t h w e s t o f t h e t r o u g h ) a n d e q u a t o r w a r d " w a v e - b r e a k i n g . " L i f e c y c l e 1 w a v e s a c h i e v e m a x i m u m d e v e l o p m e n t e a r l i e r t h a n l i f e c y c l e 2 s y s t e m s a n d a r e c h a r a c t e r i z e d b y s m a l l e r e d d y - k i n e t i c e n e r g y v a l u e s . A l s o , S p e n c e r e t a 1 . ( 1 9 9 6 ) f o u n d , b y c o m p a r i n g a n 9 6 a m p l i f y i n g b a r o c l i n i c w a v e i n t h e s o u t h e r n G r e a t P l a i n s t o a d e c a y i n g w a v e , t h a t t h e d e c a y i n g w a v e b e g a n t o w e a k e n w h e n a n u p s t r e a m - t i l t e d s h o r t w a v e t r o u g h w a s t r a n s f o r m e d t o a d o w n s t r e a m - t i l t e d t r o u g h . T h e i s o b a r p a t t e r n f o r t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s c o n t i n u e s t o s h o w a n a m p l i fi e d i s e n t r o p i c c o l d d o m e / w a r m d e p r e s s i o n a n d o n l y s m a l l c h a n g e s i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r i c t e m p e r a t u r e g r a d i e n t a c r o s s t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s ( F i g u r e s 4 . 6 . 1 , 4 . 6 . 2 , a n d 4 . 6 . 3 ) . A s a r e s u l t t h e i s o t a c h m a x i m u m u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s m a i n t a i n s i t s i n t e n s i t y ( F i g u r e 4 . 6 . 7 ) . H o w e v e r , t h e d o w n s t r e a m w i n d m a x i m u m h a s w e a k e n e d c o n s i d e r a b l y ( b y 1 0 m s " ) , a s t h e a i r fl o w i n t h i s r e g i o n h a s b e c o m e m o r e p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s a n d , c o n s e q u e n t l y , t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n h a s d e c r e a s e d . O n t h e 3 0 5 , 3 0 0 a n d 2 9 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 4 . 6 . 3 , 4 . 6 . 4 a n d 4 . 6 . 5 ) t h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t h a s w e a k e n e d s l i g h t l y s i n c e t i m e t + 2 4 . T h e w e a k e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i m p l i e s t h a t t h e r m a l a d v e c t i o n s a n d v e r t i c a l m o t i o n s a r e s m a l l e r a t t i m e t + 3 6 . I n p a r t i c u l a r , t e m p e r a t u r e a d v e c t i o n a n d s l a n t w i s e a s c e n t h a s d e c r e a s e d o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s w h e r e t h e s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m n o w c r o s s e s t h e i s o t h e r m s a t a m o r e o b l i q u e a n g l e c o m p a r e d t o t i m e t + 2 4 . A n o t h e r c h a n g e i s t h a t t h e s o u t h e a s t e r l y a s c e n d i n g a i r s t r e a m o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e a t t i m e t + 2 4 h a s b e e n r e p l a c e d b y a s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m a t t i m e t + 3 6 . A fi n a l c h a n g e o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e i s t h a t t h e d e s c e n d i n g a i r s t r e a m , n o w l o c a t e d o v e r t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s , h a s a c q u i r e d b o t h a n t i c y c l o n i c a n d c y c l o n i c ” b r a n c h e s " . A n e x a m i n a t i o n o f t h e 2 9 0 K c o m p o s i t e ( F i g u r e 4 . 6 . 6 ) r e v e a l s t h a t t h e s o u t h e a s t e r l y a s c e n d i n g a i r fl o w e v i d e n t a t t i m e t + 2 4 o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e i s n o w l o c a t e d 9 7 o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e . T h i s a i r fl o w o r i g i n a t e s o v e r t h e A t l a n t i c O c e a n , fl o w s w e s t w a r d , a s c e n d s e a s t a n d n o r t h e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r , a n d t h e n w r a p s a r o u n d t h e s y s t e m a n d d e s c e n d s . O n t h e 3 0 5 , 3 0 0 a n d 2 9 5 K s u r f a c e s , t h e a x i s o f t h e m o i s t u r e r i d g e h a s s h i f t e d e a s t w a r d a n d a l i g n s q u i t e w e l l w i t h t h e s o u t h w e s t e r l y a s c e n d i n g a i r s t r e a m a t t h e s e l e v e l s ( F i g u r e s 4 . 6 . 8 , 4 . 6 . 9 , a n d 4 . 6 . 1 0 ) . T h e a i r fl o w t r a j e c t o r i e s s u g g e s t t h a t t h e s o u r c e o f t h i s m o i s t u r e i s b o t h t h e A t l a n t i c O c e a n a n d G u l f o f M e x i c o . W e s t o f t h e m o i s t u r e r i d g e , d r y i n g h a s o c c u r r e d , a s e x p e c t e d g i v e n t h e d e s c e n d i n g a i r fl o w i n t h i s r e g i o n . T h e 2 9 0 K m o i s t u r e p a t t e r n ( F i g u r e 4 . 6 . 1 1 ) d o e s n o t a g r e e w e l l w i t h t h e o r i e n t a t i o n o f t h e s o u t h e a s t e r l y a i r s t r e a m a t t h i s l e v e l . I n s t e a d , s i m i l a r t o t h e u p p e r s u r f a c e s , t h e m o i s t u r e r i d g e h a s a n o r t h - s o u t h o r s o u t h w e s t - n o r t h e a s t o r i e n t a t i o n . T h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y i n d i c a t e s a c y c l o n i c c e n t e r o v e r w e s t e r n M i c h i g a n ( F i g u r e 4 . 6 . 1 2 ) . T h e I P V m a x i m u m c o n t i n u e s t o t r a n s l a t e e a s t w a r d ( F i g u r e s 4 . 6 . 1 3 , 4 . 6 . 1 4 , a n d 4 . 6 . 1 5 ) . S t r a t o s p h e r i c a i r e x t e n d s a s f a r s o u t h a s c e n t r a l T e x a s a n d d o w n w a r d t o t h e 5 5 0 m b l e v e l ( F i g u r e s 4 . 6 . 1 4 a n d 4 . 6 . 1 5 ) . A c u t o f f o f s t r a t o s p h e r i c a i r h a s o c c u r r e d o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 6 . 1 5 ) , c o i n c i d e n t w i t h t h e c e n t e r o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n o n t h i s s u r f a c e . S u p e r p o s i t i o n o f t h e c e n t e r o f a n I P V m a x i m u m o v e r t h e c e n t e r o f r o t a t i o n s h o u l d m i n i m i z e I P V a d v e c t i o n a n d m a y c o n t r i b u t e t o w e a k e n i n g o f t h e c y c l o n e . T h e t h i n n i n g o f t h e I P V i n t r u s i o n a n d ” w a v e - b r e a k i n g " / " e q u a t o r w a r d c u t o f f " n a t u r e o f t h e p a t t e r n ( F i g u r e s 4 . 6 . 1 3 , 4 . 6 . 1 4 , a n d 4 . 6 . 1 5 ) f u r t h e r s u g g e s t t h a t t h e E D C s r e s e m b l e t h e r a p i d - w e a k e n i n g l i f e c y c l e 1 w a v e s d i s c u s s e d b y T h o r n c r o f t ( 1 9 9 3 ) . 9 8 4 . 7 . C y c l o g e n e s i s + 4 8 H o u r s ( t + 4 8 ) . A p o s i t i v e l y - t i l t e d t r o u g h i s s t i l l p r e s e n t a t t i m e t + 4 8 i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 4 . 7 . 1 a n d 4 . 7 . 2 ) . D e s c e n d i n g m o t i o n u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s h a s w e a k e n e d a s t h e a n g l e b e t w e e n c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s a n d i s o b a r s d e c r e a s e s o n t h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K c o m p o s i t e m a p s ( F i g u r e s 4 . 7 . 1 a n d 4 . 7 . 2 ) . A i r fl o w i n m o s t l o c a t i o n s i s n e a r l y p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s . N o t e t h a t t h e l e f t e n t r a n c e r e g i o n o f t h e u p p e r t r o p o s p h e r i c w i n d m a x i m a ( F i g u r e 4 . 7 . 7 ) h a s o v e r r u n t h e s u r f a c e c y c l o n e p o s i t i o n ( F i g u r e 4 . 7 . 1 2 ) . V o r t i c i t y a d v e c t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e w i n d m a x i m u m i s n o l o n g e r f a v o r a b l e f o r u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e a n d a s c e n d i n g m o t i o n . T h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c c l o s e d c i r c u l a t i o n c e l l s a r e n o l o n g e r p r e s e n t o n t h e 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e 4 . 7 . 3 , 4 . 7 . 4 , 4 . 7 . 5 , a n d 4 . 7 . 6 ) . T h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i s r e p l a c e d b y a d r y s t r e a m t h a t d e s c e n d s f r o m t h e n o r t h w e s t a n d c u r v e s c y c l o n i c a l l y . T h e m o i s t u r e p a t t e r n s a t a l l l e v e l s a n a l y z e d e x h i b i t l i t t l e c h a n g e d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s ( F i g u r e s 4 . 7 . 8 , 4 . 7 . 9 , 4 . 7 . 1 0 , 4 . 7 . 1 1 ) . T h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y m a x i m u m h a s w e a k e n e d ( F i g u r e 4 . 7 . 1 2 ) . S t r a t o s p h e r i c I P V v a l u e s c o n t i n u e t o d o m i n a t e a l a r g e p o r t i o n o f t h e u p p e r t r o p o s p h e r e o v e r a n d w e s t o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n , a l t h o u g h t h e s o u t h e r n b o u n d a r y o f s t r a t o s p h e r i c a i r ( > 2 P V U ) h a s r e c e d e d p o l e w a r d f r o m i t s p o s i t i o n a t t i m e t + 3 6 ( F i g u r e s 4 . 7 . 1 3 a n d 4 . 7 . 1 4 ) . T h e t r o p o p a u s e i n t r u s i o n n o l o n g e r e x t e n d s a s d e e p l y c o m p a r e d t o t h e p r e v i o u s a n a l y s i s t i m e . O n t h e 3 0 5 K s u r f a c e , t h e s t r a t o s p h e r i c i n t r u s i o n e x t e n d s o n l y t o 4 3 0 m b u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e ( F i g u r e 4 . 7 . 1 5 ) . T h e 2 P V U c u t o f f e v i d e n t o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 7 . 1 3 ) i s f u r t h e r e v i d e n c e t h a t t h e e q u a t o r w a r d ” w a v e - b r e a k i n g " 9 9 s u g g e s t e d b y T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) f o r l i f e c y c l e 1 s y s t e m s i s o c c u r r i n g a t t i m e t + 4 8 . 4 . 8 . S c h e m a t i c A i r fl o w S u m m a r y f o r t h e E D C S y s t e m s . T h e i m p o r t a n t a i r s t r e a m a n d c o n fl u e n c e z o n e s f o r t h e d i f f e r e n t i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e s u m m a r i z e d o n a s c h e m a t i c d i a g r a m f o r e a c h t i m e p e r i o d . T h e s e s c h e m a t i c s w e r e p r e p a r e d t o f a c i l i t a t e 1 ) a n u n d e r s t a n d i n g o f t h e t e m p o r a l e v o l u t i o n o f t h e a i r s t r e a m f e a t u r e s f o r t h e E D C c a s e s , 2 ) c o m p a r i s o n o f t h e a i r s t r e a m s a n d c o n fl u e n c e z o n e s f o r t h e E D C c a s e s t o t h e l a t e - d e v e l o p i n g a n d n o n — d e v e l o p i n g c y c l o n e s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 5 a n d 6 , a n d 3 ) t h e c o m p a r i s o n i n C h a p t e r 7 o f t h e c o m p o s i t e a i r s t r e a m p a t t e r n s t o p r e v i o u s l y - d e v e l o p e d m o d e l s a n d v a l i d a t i o n o f t h e s e m o d e l s . T h e f e a t u r e s p l o t t e d o n t h e s c h e m a t i c s i n c l u d e 1 ) t h e d e s c e n d i n g a i r s t r e a m w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r ( r e f e r r e d t o a s t h e " d r y s t r e a m " ) , 2 ) t h e a n t i c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g m o i s t a i r s t r e a m e a s t o f t h e c y c l o n e ( r e f e r r e d t o a s t h e ” A M A ” ) , 3 ) t h e c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g m o i s t a i r s t r e a m ( r e f e r r e d t o a s t h e ” C M A " ) , 4 ) t h e c o n fl u e n c e z o n e s b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A , 5 ) t h e c o n fl u e n c e z o n e s b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d t h e C M A a n d 6 ) a n y l o w e r l e v e l c o n fl u e n c e z o n e s . A l l a i r s t r e a m s w e r e d e l i n e a t e d w i t h t h e u s e o f a l i m i t i n g s t r e a m l i n e , f o l l o w i n g C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . T h e l i m i t i n g s t r e a m l i n e d e p i c t s t h e e a s t e r n m o s t e x t e n t o f t h e d r y s t r e a m , w e s t e r n m o s t e x t e n t o f t h e A M A a n d t h e s o u t h e r n m o s t e x t e n t o f t h e C M A . S c h e m a t i c s w e r e p l o t t e d o n l y f o r t h o s e t i m e p e r i o d s w h e n d i s t i n c t a i r s t r e a m s w e r e p r e s e n t . 4 . 1 h m i D A i r fl P t e r n s i m e - 1 2 . N o s c h e m a t i c i s p r e s e n t e d f o r t h i s p e r i o d o w i n g t o t h e a b s e n c e o f t h e a n t i c y c l o n i c { H 1 0 0 a n d c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m s . 4 . . 2 h e m i E D A i r fl o w P a t t r t i m e t + T h e d r y s t r e a m , i n d i c a t e d b y t h e b r o a d s o l i d a r r o w , i s s p a t i a l l y e x t e n s i v e a n d d e s c e n d s s t r o n g l y ( F i g u r e 4 . 8 . 2 ) . C y c l o n i c c u r v a t u r e d o m i n a t e s t h i s a i r s t r e a m , a l t h o u g h i t s p l i t s o v e r w e s t e r n T e x a s , d i v e r t i n g a i r s o u t h w a r d . D o w n s t r e a m o f t h e a r e a o f c y c l o n i c c u r v a t u r e , t h e d r y s t r e a m e x p e r i e n c e s a s c e n t o v e r t h e l o w e r M i s s i s s i p p i R i v e r v a l l e y . T h e o r i e n t a t i o n a n d e x t e n t o f t h i s d r y s t r e a m i s c o m p a r a b l e t o d r y s t r e a m s o r i n t r u s i o n s d e s c r i b e d b y G r e e n e t a l . ( 1 9 6 6 ) , D a n i e l s e n ( 1 9 6 6 ) , C a r l s o n ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) a n d B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) . T h e A M A , r e p r e s e n t e d b y t h e t h i n d a s h e d a r r o w ( F i g u r e 4 . 8 . 2 ) , i s o n l y e v i d e n t a t t h e 3 0 5 K l e v e l . A t t i m e t + 0 , t h i s a i r s t r e a m i s l i m i t e d t o t h e w e s t e r n G u l f s t a t e s a n d o r i g i n a t e s i n a i r fl o w a r o u n d a n u p p e r l e v e l a n t i c y c l o n e . G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e i s b e i n g t r a n s p o r t e d a c r o s s e a s t e r n T e x a s , s o u t h e r n A r k a n s a s , L o u i s i a n a a n d M i s s i s s i p p i . C o m p o s i t e r e l a t i v e w i n d s a r e w e a k a t o n l y a p p r o x i m a t e l y 5 m s “ . T h e C M A , s h o w n b y t h e t h i n s o l i d a r r o w i s a l r e a d y p r e s e n t a t t i m e t + 0 ( F i g u r e 4 . 8 . 2 ) . T h i s a i r s t r e a m o c c u r s o n a s i m i l a r a t m o s p h e r i c l e v e l t o t h e c o l d c o n v e y o r b e l t i d e n t i fi e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . H o w e v e r , i t c a n n o t b e r e g a r d e d a s " c o l d " b e c a u s e o f i t s l o n g s o u t h e r n t r a j e c t o r y , s i m i l a r t o t h e t r a j e c t o r y e v i d e n t f o r C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ) w a r m c o n v e y o r b e l t . T h e C M A c r o s s e s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o a n d t r a n s p o r t s m o i s t u r e i n t o T e x a s a n d O k l a h o m a . O v e r O k l a h o m a , t h e a i r s t r e a m t u r n s c y c l o n i c a l l y a n d d e s c e n d s . T h e A M A a n d C M A a r e s e p a r a t e d v e r t i c a l l y b y a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 m b i n t h e 1 0 1 a r e a o f e a s t T e x a s . P o t e n t i a l i n s t a b i l i t y m a y b e e n h a n c e d i n t h e r e g i o n w h e r e t h e C M A u n d e r r u n s t h e d r y s t r e a m ( F i g u r e 4 . 8 . 2 ) , a l t h o u g h t h i s i s d i f fi c u l t t o d e t e r m i n e f r o m t h e m i x i n g r a t i o c o m p o s i t e s . C o m p o s i t e c r o s s e c t i o n s , n o t c a l c u l a t e d h e r e , a r e n e e d e d t o e s t a b l i s h t h e o c c u r r e n c e o f p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y . L i k e t h e A M A , t h e C M A i s a w e a k r e l a t i v e - w i n d a i r s t r e a m ( a p p r o x i m a t e l y 5 m s “ ) . I t d i f f e r s f r o m C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) c o l d c o n v e y o r b e l t i n t h a t i t o r i g i n a t e s a t a h i g h e r e l e v a t i o n , o c c u r s e a r l i e r i n t h e c y c l o n e l i f e c y c l e t h a n i n d i c a t e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) , a n d t u r n s c y c l o n i c a l l y ( i n a ” r e v e r s e 8 " p a t t e r n ) , r a t h e r t h a n a n t i c y c l o n i c a l l y a s i n d i c a t e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . T h e a i r s t r e a m i s s i m i l a r t o t h e l o w l e v e l a i r s t r e a m d e p i c t e d b y C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) i n t h e i r c o m p o s i t e a n a l y s i s o f c o m m a c l o u d s . T h i s s i m i l a r i t y s u g g e s t s t h a t a c o m m a c l o u d e x i s t s o r i s f o r m i n g b y t i m e t + 0 f o r t h e E D C s y s t e m s . T w o u p p e r l e v e l c o n fl u e n c e z o n e s a r e p r e s e n t a t t i m e t + 0 ( F i g u r e 4 . 8 . 2 ) . O v e r e a s t e r n T e x a s a n d s o u t h w e s t e r n A r k a n s a s , a c o n fl u e n c e e x i s t s b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A a t 7 5 0 m b . 4 . 8 m i E D A i r fl w P e r t t + 1 2 B y t i m e t + 1 2 , t h e s p a t i a l e x t e n t o f t h e A M A h a s e x p a n d e d c o n s i d e r a b l y ( F i g u r e 4 . 8 . 3 ) . T h e a i r s t r e a m n o w h a s a l o n g e r f e t c h o v e r t h e G u l f o f M e x i c o c o m p a r e d t o t i m e t + 0 a n d i s a s s o c i a t e d w i t h a p r o m i n e n t m o i s t u r e b u l g e o v e r w e s t e r n I n d i a n a . T h e C M A t u r n s s h a r p l y c y c l o n i c a l l y n e a r t h e c l o s e d c i r c u l a t i o n c e n t e r . M o i s t u r e b u l g i n g n o r t h w a r d o v e r I o w a a n d M i s s o u r i c o r r e s p o n d s s p a t i a l l y w i t h t h e C M A . A s f o r t i m e t + 0 , p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y s h o u l d b e o c c u r r i n g i n t h e r e g i o n w h e r e t h e C M A u n d e r r u n s t h e d r y s t r e a m . 1 0 2 T w o c o n fl u e n c e z o n e s a r e p r e s e n t a t t i m e t + 1 2 ( F i g u r e 4 . 8 . 3 ) . T h e d r y s t r e a m a n d A M A a r e c o n fl u e n t f r o m e a s t e r n T e x a s t o s o u t h w e s t e r n I n d i a n a o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e . O n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( n e a r 8 5 0 m b ) , c o n fl u e n c e i s o c c u r r i n g b e n e a t h t h e d i f fl u e n t b r a n c h e s o f t h e d r y s t r e a m . T h i s c o n fl u e n c e p a t t e r n m a y b e a s s o c i a t e d w i t h a n i n c i p i e n t s u r f a c e d i s c o n t i n u i t y , e i t h e r a c o l d f r o n t o r d r y l i n e , a s s u g g e s t e d b y G o l d i n g ( 1 9 8 4 ) . 4 . 4 h m i A i r fl o t h r D + 2 4 A t t i m e t + 2 4 , s p l i t t i n g b r a n c h e s a r e e v i d e n t o n t h e d r y s t r e a m i n t w o l o c a t i o n s : n o r t h e r n T e x a s a n d l o w e r M i c h i g a n ( F i g u r e 4 . 8 . 4 ) . T h e A M A c o n t i n u e s t o e x p a n d n o r t h w a r d , t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y a c r o s s c e n t r a l M a i n e . T h e A M A i s n o w o c c u r r i n g o n a l o w e r s u r f a c e ( 3 0 0 K ) , a s a r e s u l t o f t h e l o w e r i n g o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s i n t h e r e g i o n o f w a r m a i r a d v e c t i o n . A s w i l l b e s h o w n , t h i s c h a n g e w i t h h e i g h t i s c o n s i s t e n t f o r a l l t h r e e s t o r m t y p e s . T h e m o i s t u r e d i s t r i b u t i o n o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e i s s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h t h e p o s i t i o n a n d c o n fi g u r a t i o n o f t h e A M A . W i n d s p e e d s i n t h e A M A , a v e r a g i n g b e t w e e n 5 a n d 1 0 m s " , a r e s l i g h t l y s t r o n g e r a t t i m e t + 2 4 t h a n a t p r e v i o u s t i m e p e r i o d s . C o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A t i l t s s o u t h e a s t w a r d w i t h h e i g h t , i n a g r e e m e n t w i t h u p p e r l e v e l f r o n t a l s t r u c t u r e s d e s c r i b e d b y B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) , C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) a n d t h e k a t a f r o n t s d e s c r i b e d b y B e r g e r o n ( 1 9 3 7 ) , S a n s o m ( 1 9 5 1 ) , B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) , a n d S h a p i r o a n d K e y s e r ( 1 9 9 0 ) . B y t i m e t + 2 4 , t h e C M A i s a d v e c t i n g m o i s t u r e f r o m t h e A t l a n t i c O c e a n r a t h e r t h a n f r o m t h e G u l f o f M e x i c o ( F i g u r e 4 . 8 . 4 ) . P o t e n t i a l i n s t a b i l i t y i s p o s s i b l e f r o m 1 0 3 n o r t h e r n M i s s i s s i p p i t o n o r t h e r n I l l i n o i s a n d e a s t w a r d a s t h e d r y s t r e a m o v e r r u n s t h e m o i s t a i r i n t h i s r e g i o n . C o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d C M A o c c u r s i n w e s t e r n K e n t u c k y a t a p p r o x i m a t e l y 8 5 0 m b . T h i s c o n fl u e n c e z o n e o c c u r s s o m e w h a t h i g h e r i n t h e t r o p o s p h e r e t h a n t h e r e g i o n o f c o n fl u e n c e o v e r L o u i s i a n a ( 9 2 5 m b ) . T h i s m o r e s o u t h e r n c o n fl u e n c e p a t t e r n m a y b e a s s o c i a t e d w i t h a s u r f a c e f r o n t . 4 . 8 . c h m i E D C A i r fl P a t t e r n s + T h e d r y s t r e a m c o n t i n u e s t o e x h i b i t c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c b r a n c h e s a t t i m e t + 3 6 . T h e A M A i s e v i d e n t f r o m t h e 3 1 5 K s u r f a c e t o t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 4 . 8 . 5 ) . T h e c o n fl u e n c e r e g i o n b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A , r e s e m b l i n g a k a t a f r o n t , i s v e r y p r o m i n e n t a n d t i l t s e a s t w a r d f r o m c e n t r a l K e n t u c k y t o t h e A t l a n t i c c o a s t l i n e . T h e m o i s t u r e d i s t r i b u t i o n o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e a p p e a r s s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h t h e A M A c o n fi g u r a t i o n . O n t h e 2 9 0 K s u r f a c e , t h e C M A c o n t i n u e s t o " w r a p " a r o u n d t h e l o w ( F i g u r e 4 . 8 . 5 ) . P o t e n t i a l i n s t a b i l i t y i s s u g g e s t e d i n M i c h i g a n , I n d i a n a a n d I l l i n o i s a n d e a s t w a r d , w h e r e t h e C M A u n d e r r u n s t h e d r y s t r e a m . T h e 2 9 0 K m i x i n g r a t i o c o m p o s i t e d o e s n o t s u g g e s t s t r o n g m o i s t u r e a d v e c t i o n a l o n g t h i s a i r s t r e a m a t t i m e t + 3 6 . 4 . h e m t i E D A i r fl t t r + 4 T h e d r y s t r e a m c o n t i n u e s t o b i f u r c a t e i n t o c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c b r a n c h e s ( F i g u r e 4 . 8 . 6 ) . T h e A M A e x t e n d s d o w n t o t h e 2 9 0 K s u r f a c e a n d i s s p a t i a l l y c o n fi n e d t o t h e e x t r e m e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . T h e f o r w a r d - t i l t i n g k a t a f r o n t s t r u c t u r e i s c l e a r l y 1 0 4 p r e s e n t a c r o s s t h e s o u t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s , e x t e n d i n g f r o m e a s t e r n T e n n e s s e e a t t h e 2 9 0 K s u r f a c e t o n o r t h e r n F l o r i d a a t t h e 3 1 5 K l e v e l . T h e A M A i s n o w w e a k e r t h a n 5 m s “ 1 o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e . T h e C M A n o l o n g e r e x i s t s b y t i m e t + 4 8 f o r t h e E D C s y s t e m s . D i s t i n c t a i r s t r e a m s w e r e e v i d e n t o n t h e E D C c o m p o s i t e s f r o m t i m e t + 0 t h r o u g h t i m e t + 4 8 . A i r s t r e a m s e x p e r i e n c e d e v o l u t i o n o f t h e i r c o n fi g u r a t i o n , h e i g h t a n d h o r i z o n t a l e x t e n t d u r i n g t h e c y c l o n e l i f e c y c l e . S i m i l a r i t i e s a n d d i f f e r e n c e s b e t w e e n p r e v i o u s l y p r o p o s e d c o n c e p t u a l m o d e l s w e r e n o t e d a n d a r e d i s c u s s e d i n C h a p t e r 7 . 1 0 5 F i g u r e s 4 . 2 . 1 a n d 4 . 2 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e — w i n d s t r e a m l i n e s . . w o o a g m M c o m 9 3 M 3 m 0 5 5 w E o o x o . N d é 9 8 fi n d 3 5 3 m m u 2 5 m . v . ~ . v v a n m . N . . v 8 3 E F i g u r e s 4 . 2 . 5 a n d 4 . 2 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 2 . 1 a n d 4 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . 1 0 8 . ’ 0 - - - { . ’ - - - - D - g I \ I I ’ ‘ I I ’ I I I ' ' | 1 . . I I ' I 5 A ' I ‘ ’ H ‘ I ‘ I . I ‘ I . ' u t I . ' I I I ‘ I ‘ I ‘ ‘ I ~ I ~ . \ \ \ ‘ ‘ \ ‘ ‘ ‘ - - ‘ I I “ I i ‘ \ I I \ I I I v . I , o g I o . ’ I I I o ' v ’ I h I ’ I , I I - o ' O ' 0 ‘ I . I o l ' ' ” I ' 1 ’ O I ' ’ I I ’ s ‘ c ‘ I I F i g u r e 4 . 2 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( 1 1 1 8 " ) . 1 0 9 / " " ' \ _ / F i g u r e s 4 . 2 . 8 a n d 4 . 2 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . ' 1 1 0 F F i g u r e s 4 . 2 . 1 0 a n d 4 . 2 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 2 . 8 a n d 4 . 2 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 1 1 1 I / F i g u r e 4 . 2 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 4 . 2 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 1 1 2 \ F i g u r e s 4 . 2 . 1 4 a n d 4 . 2 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 4 . 2 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . ' . m o fi a u d o b m “ 8 5 3 . 0 2 % ? 2 a £ 5 9 5 3 5 % ” 3 8 V m a e o fl 2 a 8 : : B o w . o i a s 8 : 2 3 0 2 . 8 2 0 0 m a n — 2 0 5 0 - 2 5 c 8 P a n a m — E a m o i — E S b m c fi g b z fi o m M 2 m 9 8 M 2 m . N . m . v E a fi n é 8 5 m m " — . 8 8 3 . . . a 8 m o 5 M n o n 2 : E 5 8 5 . 3 4 . o 5 3 3 . 8 5 m m a 8 % i n . . . a s m 3 . 8 5 5 6 3 8 : 5 M c o m “ E a M m o m 0 5 . 6 9 E 8 5 . N . m . v c a d _ . m . v 8 . 5 3 " — 8 0 8 a m . 0 6 4 . w a s m d é 8 . 5 3 m . u " - _ , . _ . , . - u 1 1 6 F i g u r e 4 . 3 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y — D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . 1 1 7 ’ F i g u r e s 4 . 3 . 8 a n d 4 . 3 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 1 1 8 2 7 . 3 F i g u r e s 4 . 3 . 1 0 a n d 4 . 3 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 3 . 8 a n d 4 . 3 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 1 1 9 F i g u r e 4 . 3 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 4 . 3 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 1 2 0 F i g u r e s 4 . 3 . 1 4 a n d 4 . 3 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 4 . 3 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . - F i g u r e s 4 . 4 . 1 a n d 4 . 4 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d ‘ S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . . 8 8 m e M 8 m c a n M m e n 0 5 n e w B o o n e . N é é c a n _ . v . v 8 5 3 m a s 0 8 a m 6 6 . . . . v 5 m é é 3 . 5 3 m . 8 8 5 . 8 . 0 % o 5 M m o m 2 : h e 3 8 % . 3 1 . E a 3 . 4 8 3 $ 8 2 5 m 6 . 3 . o 5 a } . w a s » : W 7 a k l ‘ ' ' - - - - - I - - - ‘ P ‘ O O O O 1 2 4 ( ‘ h " . - O F i g u r e 4 . 4 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . 1 2 5 ' I * w F i g u r e s 4 . 4 . 8 a n d 4 . 4 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 1 2 6 F i g u r e s 4 . 4 . 1 0 a n d 4 . 4 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 4 . 8 a n d 4 . 4 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . - - ‘ 1 2 7 F i g u r e 4 . 4 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 4 . 4 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y . f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 1 2 8 F i g u r e s 4 . 4 . 1 4 a n d 4 . 4 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 4 . 4 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r E a r l y — D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . F i g u r e s 4 . 5 . 3 a n d 4 . 5 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 4 . 5 . 5 a n d 4 . 5 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 5 . 1 a n d 4 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . \ - ‘ \ - b d - - - - - - - ’ I M ‘ - - I I 1 3 2 F i g u r e 4 . 5 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( 1 1 1 8 " ) . 1 3 3 F i g u r e s 4 . 5 . 8 a n d 4 . 5 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 1 3 4 f i x / £ 5 5 “ . . . 7 0 - K . _ / / " 3 ' . ' . ‘ . F i g u r e s 4 . 5 . 1 0 a n d 4 . 5 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 5 . 8 a n d 4 . 5 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 1 3 5 K . ( a F i g u r e 4 . 5 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 4 . 5 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 1 3 6 1 " . 1 3 . F i g u r e s 4 . 5 . 1 4 a n d 4 . 5 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 4 . 5 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . F i g u r e s 4 . 6 . 1 a n d 4 . 6 . 2 . 3 1 5 - K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d 1 3 8 F i g u r e s 4 . 6 . 3 a n d 4 . 6 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 6 . 1 a n d 4 . 6 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . . 8 8 5 “ M c o m o 5 a a m 2 : t o . 3 8 5 . 2 3 . 2 5 < 3 . a i m 3 8 a m o f . o 5 n o . 4 8 3 m m 1 4 0 F i g u r e 4 . 6 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . ‘ - — r . , _ - " 1 4 1 F i g u r e s 4 . 6 . 8 a n d 4 . 6 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 1 4 2 F i g u r e s 4 . 6 . 1 0 a n d 4 . 6 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 6 . 8 a n d 4 . 6 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . I ' : 3 . F i g u r e 4 . 6 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 4 . 6 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 1 4 4 K b 0 F i g u r e s 4 . 6 . 1 4 a n d 4 . 6 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 4 . 6 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . . 1 4 5 F i g u r e s 4 . 7 . 1 a n d 4 . 7 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 4 . 7 . 3 a n d 4 . 7 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 7 . 1 a n d 4 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 1 4 6 1 4 7 F i g u r e s 4 . 7 . 5 a n d 4 . 7 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 4 . 7 . 1 a n d 4 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . 1 4 8 F i g u r e 4 . 7 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d l s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; : d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s i l ) . . 1 4 9 F i g u r e s 4 . 7 . 8 a n d 4 . 7 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 1 5 1 ' . ‘ 3 / F i g u r e 4 . 7 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 4 . 7 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r E a r l y - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 1 5 2 K ‘ I F i g u r e s 4 . 7 . 1 4 a n d 4 . 7 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 4 . 7 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 1 5 3 F i g u r e 4 . 8 . 2 . A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c f o r E D C C o m p o s i t e s a t T i m e t + 0 . T h e d r y s t r e a m i s s h o w n b y b r o a d b l a c k a r r o w s ; t h i n d a s h e d a r r o w s r e p r e s e n t t h e a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( A M A ) ; n a r r o w s o l i d a r r o w i s t h e c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( C M A ) ; m a r r o w j a g g e d l i n e s a r e z o n e s o f c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A ( l o c a t e d h i g h e r i n t h e t r o p o s p h e r e t o t h e e a s t ) ; n a r r o w l i n e s e g m e n t i s t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d C M A ; b r o a d l i n e i s t h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e . G N R S T R T E U N I V . l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l l [ l l l l z l l l l l l l l l l l l l l l l l fi G R N S T Q T E U N I V . l l l | 1 l | l l | l l 7 l l l | l 8 l l l l l l l l fi s l l H l l l l j l l l l l l I ( a l l I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I I 3 0 1 5 8 1 2 7 9 9 L I B R A R Y M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y P T L O C A A D V A E O I I t D R F E I T E T N D U E R S U N r E B e t u O r X n o t n o o D t o o n a a t r r A o b m T v E d h D o u t i o s t c . h d e u c o k . U E f D r o A m y o u r r o o o r d T E D U . E M S U l o A n A f f i r m a t i v e A o t i a V E q u o l O p p o r t u n i t y s t i t u t i o n I n W M 1 T H E C O N F I G U R A T I O N A N D E V O L U T I O N O F A I R S T R E A M S I N C O L D S E A S O N C O L O R A D O C Y C L O N E S V O L U M E I I B y G r e g o r y D a v i d B i e r l y A D I S S E R T A T I O N S u b m i t t e d t o M i c h i g a n S t a t e U n i v e r s i t y i n p a r t i a l f u l fi l l m e n t o f t h e r e q u i r e m e n t s f o r t h e d e g r e e o f D O C T O R O F P H I L O S O P H Y D e p a r t m e n t o f G e o g r a p h y 1 9 9 6 P r o f e s s o r J u l i e A . W i n k l e r C h a p t e r 5 L A T E - D E V E L O P I N G C O L O R A D O C Y C L O N E S 5 . 1 . I n t r o d u c t i o n . L a t e - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , h e r e a f t e r r e f e r r e d t o a s L D C s , i n t e n s i f i e d a f t e r m o v i n g a w a y f r o m t h e l e e c y c l o g e n e s i s a r e a . S y s t e m s p l a c e d i n t h i s c a t e g o r y e x p e r i e n c e d a p r e s s u r e f a l l o f 4 m b o r g r e a t e r d u r i n g t h e t i m e p e r i o d 3 6 t o 4 8 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s . T h i s d e fi n i t i o n d o e s n o t p r e c l u d e s o m e i n i t i a l d e e p e n i n g ( < 4 m b ) d u r i n g t h e fi r s t 2 4 h o u r s ; h o w e v e r , t h e l a r g e s t p r e s s u r e f a l l s o c c u r r e d l a t e r i n t h e s t o r m e v o l u t i o n . [ a t e - d e v e l o p i n g s y s t e m s a r e a s l i g h t l y l a r g e r s u b s e t o f t h e l e e c y c l o n e s t h a n t h e E D C s y s t e m s w i t h 1 5 c a s e s o r 3 0 . 6 p e r c e n t o f t h e s a m p l e . T h e c o l d - s e a s o n d i s t r i b u t i o n o f L D C s y s t e m s , b y m o n t h , i s : N o v e m b e r , 3 c y c l o n e s ; D e c e m b e r , 4 c y c l o n e s ; J a n u a r y , 2 c y c l o n e s ; F e b r u a r y , 2 c y c l o n e s ; M a r c h , 4 c y c l o n e s . T h i s c h a p t e r i s o r g a n i z e d s i m i l a r t o C h a p t e r 4 . F i r s t , t h e i m p o r t a n t f e a t u r e s o n t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e d e s c r i b e d f o r e a c h t i m e p e r i o d a n d c o m p a r e d t o t h e f e a t u r e s f o r e a r l y - d e v e l o p i n g s y s t e m s ( S e c t i o n s 5 . 2 - 5 . 7 ) . S e c o n d , a s c h e m a t i c d i a g r a m o f t h e p r o m i n e n t a i r s t r e a m s a t e a c h t i m e p e r i o d i s p r e s e n t e d a n d c o m p a r e d t o e a r l i e r c o n c e p t u a l m o d e l s o f a i r s t r e a m s a n d t o t h e s c h e m a t i c s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 4 f o r t h e E D C s y s t e m s ( S e c t i o n 5 . 8 ) . F i n a l l y , t h e f e a t u r e s t h a t a p p e a r t o b e c o n t r i b u t i n g t o t h e l o n g e r p e r i o d o f d e e p e n i n g f o r t h e L D C c a s e s w i l l b e s u m m a r i z e d ( S e c t i o n 5 . 9 ) . 1 5 8 1 5 9 5 . 2 . P r e c y c l o g e n e s i s ( t - 1 2 ) . A s f o r t h e E D C c o m p o s i t e s , w e s t e r l y a n d n o r t h w e s t e r l y a i r fl o w i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e d e s c e n d s a n d fl o w s t h r o u g h a l o w a m p l i t u d e s h o r t w a v e t r o u g h a t t i m e t - 1 2 ( F i g u r e s 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 ) . H o w e v e r , t h e c y c l o n i c c u r v a t u r e o f t h e s e a i r fl o w t r a j e c t o r i e s i s i n i t i a l l y w e a k e r t h a n t h a t o b s e r v e d f o r t h e E D C s . A l s o , t h e t r o u g h a x i s f o r t h e L D C c a s e s i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t ( e . g . , o v e r e a s t e r n U t a h a n d A r i z o n a ) c o m p a r e d t o t h e l o c a t i o n ( e . g . , e a s t e r n N e v a d a ) f o r t h e E D C c a s e s . F u r t h e r m o r e , o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e t h e t r o u g h a x i s h a s a p o s i t i v e t i l t , c o m p a r e d t o t h e n e g a t i v e l y - t i l t e d a x i s f o r t h e E D C c a s e s . A n o t h e r d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o c y c l o n e c a t e g o r i e s i s t h e w e a k e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s f o r t h e L D C c a s e s e v i d e n t o n t h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K s u r f a c e s , a s w e l l a s t h e l o w e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 2 . 1 , 5 . 2 . 2 , 5 . 2 . 3 a n d 5 . 2 . 4 ) . S i m i l a r t o t h e E D C c o m p o s i t e s , t w o w i n d m a x i m a , o n e l o c a t e d u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r a n d t h e o t h e r l o c a t e d d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r , a r e e v i d e n t o n t h e 3 1 5 K i s o t a c h c o m p o s i t e f o r t h e L D C c a s e s ( F i g u r e 5 . 2 . 7 ) . T h e a v e r a g e s p e e d ( 2 5 m s " ) o f t h e u p s t r e a m w i n d m a x i m u m i s c o m p a r a b l e t o t h a t f o r t h e E D C c a s e s , a l t h o u g h t h e j e t m a x i m u m f o r t h e L D C c a s e s d o e s n o t h a v e a w e l l - d e fi n e d ” n o s e " . O n t h e o t h e r h a n d , t h e d o w n s t r e a m w i n d m a x i m u m f o r t h e L D C c a s e s i s w e a k e r t h a n t h e s i m i l a r f e a t u r e s f o r t h e E D C c a s e s , a s e x p e c t e d g i v e n t h e w e a k e r t h e r m a l g r a d i e n t s f o r t h e L D C c a s e s . I n t h e m i d - t r o p o s p h e r e ( i . e . , t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s ) , a i r s t r e a m c u r v a t u r e i s s t r o n g l y a n t i c y c l o n i c ( F i g u r e s 5 . 2 . 3 a n d 5 . 2 . 4 ) , s i m i l a r t o t h a t p r e s e n t f o r t h e E D C a n a l y s e s . C o l d a i r a d v e c t i o n w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n v i a d e s c e n d i n g n o r t h e r l y 1 6 0 fl o w i s s t r o n g e r f o r t h e L D C c a s e s t h a n t h e E D C c a s e s , a s i n f e r r e d f r o m t h e l a r g e r a n g l e b e t w e e n t h e s t r e a m l i n e s a n d i s o b a r s f o r t h e L D C c o m p o s i t e s t h a n t h e E D C c a s e s ( F i g u r e 5 . 2 . 3 a n d 5 . 2 . 4 ) . A c o n fl u e n c e z o n e i s p r e s e n t s o u t h w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n b e t w e e n t h e a n t i c y c l o n i c e a s t e r l y fl o w a n d n o r t h e r l y a i r fl o w w e s t o f t h e R o c k i e s . A s i m i l a r c o n fl u e n c e z o n e w a s e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e f o r t h e E D C c a s e s b u t n o t a t t h e 3 0 5 K l e v e l . A l s o , t h e c o n fl u e n c e z o n e f o r t h e E D C c a s e s w a s l o c a t e d c o n s i d e r a b l y f a r t h e r w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . A s o u t h w a r d - e x t e n d i n g t o n g u e o f a b s o l u t e v o r t i c i t y a c r o s s t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( F i g u r e 5 . 2 . 1 2 ) i s t h e o n l y s i g n a t t h i s t i m e o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i n t h e l o w e r t r o p o s p h e r e f o r t h e L D C c a s e s . I n t h e l o w e r t r o p o s p h e r e ( i . e . , 2 9 5 a n d 2 9 0 K l e v e l s ) , G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e i s r e s t r i c t e d f r o m t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n b y w e a k l y d e s c e n d i n g a i r s t r e a m s fl o w i n g p a r a l l e l t o t h e c o a s t l i n e ( F i g u r e s 5 . 2 . 5 a n d 5 . 2 . 6 ) . A g a i n , a s i m i l a r p a t t e r n w a s e v i d e n t o n t h e E D C c o m p o s i t e s . M o i s t u r e l e v e l s o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a n d e a s t w a r d , a s s h o w n b y t h e 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 2 . 8 , 5 . 2 . 9 , 5 . 2 . 1 0 , 5 . 2 . 1 1 ) a r e c o m p a r a b l e t o t h o s e s h o w n f o r t h e E D C c o m p o s i t e s . M e a n m i x i n g r a t i o v a l u e s o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n r a n g e f r o m 1 g / k g o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 2 . 8 ) t o 4 g / k g o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 2 . 1 1 ) . S i m i l a r t o t h e E D C c a s e s , m o i s t u r e v a l u e s i n e x c e s s o f 5 g / k g a r e c o n fi n e d t o r e g i o n s s o u t h o f c e n t r a l T e x a s . M a p s o f i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y f o r t h e u p p e r t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 5 . 2 . 1 3 , 5 . 2 . 1 4 , a n d 5 . 2 . 1 5 ) i n d i c a t e , s i m i l a r t o t h e E D C c a s e s , t h a t t h e t r o p o p a u s e i s d e p r e s s e d t o a p p r o x i m a t e l y 4 5 0 - 5 0 0 m b a l o n g t h e t r o u g h a x i s ( u s i n g t h e 2 P V U c r i t e r i a e s t a b l i s h e d i n t h e p r e v i o u s c h a p t e r ) . N o r t h w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n , I P V v a l u e s a s h i g h a s 1 6 1 6 P V U a r e p r e s e n t i n n o r t h w e s t e r l y d e s c e n d i n g fl o w . T h e a r e a l e x t e n t o f t h e r e g i o n o c c u p i e d b y s t r a t o s p h e r i c a i r ( 2 2 P V U ) i s c o n s i d e r a b l y l a r g e r f o r t h e L D C c o m p o s i t e s c o m p a r e d t o t h e E D C c a s e s , p a r t i c u l a r l y e a s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . 5 . 3 . C y c l o g e n c s i s ( t + 0 ) . T h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K r e l a t i v e w i n d c o m p o s i t e s ( F i g u r e s 5 . 3 . 1 , 5 . 3 . 2 a n d 5 . 3 . 3 ) f o r t i m e t + 0 a r e e x t r e m e l y s i m i l a r t o t h e c o m p o s i t e s f o r t h e E D C c a s e s a t t h i s t i m e p e r i o d . T h e m o s t n o t i c e a b l e d i f f e r e n c e i s t h e m o r e e a s t w a r d l o c a t i o n f o r t h e L D C c a s e s o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s . T h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t f o r t h e L D C c a s e s h a s s t r e n g t h e n e d s i n c e t i m e t - 1 2 a n d i s n o w c o m p a r a b l e t o t h e g r a d i e n t o n t h e E D C c o m p o s i t e s . A s f o r t h e E D C c a s e s , t h e t r o u g h i n t h e t h e r m a l f i e l d l a g s t h e t r o u g h i n t h e w i n d fi e l d s , s u g g e s t i n g c o l d a i r a d v e c t i o n u p s t r e a m o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s a n d w a r m a i r a d v e c t i o n d o w n s t r e a m . B e s i d e s e n h a n c i n g t h e r m a l a d v e c t i o n s , t h e s t r o n g b a r o c l i n i c g r a d i e n t o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s a l s o s t r e n g t h e n s s l a n t w i s e a s c e n t a n d d e s c e n t . T h e v e l o c i t y o f t h e w i n d m a x i m u m l o c a t e d u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r ( F i g u r e 5 . 3 . 7 ) i n c r e a s e s b e t w e e n t i m e t - 1 2 a n d t + 0 , i n r e s p o n s e t o t h e g r o w i n g b a r o c l i n i c i t y i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 5 . 3 . 2 , 5 . 3 . 3 , 5 . 3 . 4 , 5 . 3 . 5 a n d 5 . 3 . 6 ) . T h e s t r e n g t h o f t h e d o w n s t r e a m w i n d m a x i m u m i s s i m i l a r f o r t h e t w o t i m e p e r i o d s . A n o t h e r c h a n g e s i n c e t i m e t - 1 2 i s t h e b e t t e r d e fi n e d ” n o s e " f o r t h e u p s t r e a m m a x i m u m . H o w e v e r , t h e j e t ” n o s e " f o r t h e L D C c a s e s e x t e n d s o n l y i n t o w e s t e r n N e w M e x i c o , c o m p a r e d t o w e s t T e x a s f o r t h e E D C c a s e s . B o t h t h e u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m w i n d 1 6 2 m a x i m a e x t e n d d e e p l y i n t o t h e t r o p o s p h e r e a t t i m e t + 0 ( F i g u r e 5 . 3 . 7 ) . T h e d e v e l o p m e n t o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e t r a n s f o r m s t h e n o r t h e a s t e r l y fl o w p r e s e n t a t t i m e t — 1 2 t o s o u t h w e s t e r l y fl o w o n t h e 3 0 5 K a n d s o u t h e a s t e r l y fl o w o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e s 5 . 3 . 3 a n d 5 . 3 . 4 ) . O n t h e 3 0 5 K s u r f a c e , t h e fl o w a r o u n d a n a n t i c y c l o n e , l o c a t e d i n s o u t h e a s t M i s s o u r i , h a s a l o n g f e t c h a c r o s s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o , t h e n a s c e n d s i n t o t h e c e n t r a l G r e a t P l a i n s , a n d e v e n t u a l l y t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y o v e r s o u t h e r n I o w a a n d n o r t h e r n I l l i n o i s . A s i m i l a r a i r s t r e a m t h a t w a s r e f e r r e d t o i n C h a p t e r 4 a s t h e A M A i s p r e s e n t a t t h i s t i m e p e r i o d f o r t h e E D C c a s e s b u t h a s a m o r e l i m i t e d n o r t h w a r d e x t e n t a n d a s h o r t e r f e t c h a c r o s s t h e G u l f o f M e x i c o . O n t h e 3 0 0 K s u r f a c e , e a s t e r l y o r s o u t h e a s t e r l y fl o w c r o s s e s t h e G u l f c o a s t s t a t e s a n d t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o b e f o r e t u r n i n g t o w a r d t h e n o r t h w e s t . T h i s a i r s t r e a m i s a l s o c h a r a c t e r i z e d b y l a r g e - s c a l e s l a n t w i s e a s c e n t . E a s t e r l y o r s o u t h e a s t e r l y fl o w o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e w a s a l s o p r e s e n t a t t i m e t + 0 f o r t h e E D C c a s e s ( r e f e r r e d t o a s t h e C M A ) . H o w e v e r , a n i m p o r t a n t d i f f e r e n c e i s t h a t t h e a i r s t r e a m f o r t h e E D C c a s e s t u r n e d c y c l o n i c a l l y a n d b e g a n t o d e s c e n d i n w e s t e r n O k l a h o m a , w h e r e a s o n l y a s c e n t i s e v i d e n t o n t h e L D C c o m p o s i t e . T h e a i r s t r e a m f o r t h e L D C c a s e s p e r h a p s c a n b e c o n s i d e r e d a n ” i n c i p i e n t ” C M A ) . A n o t h e r d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o s t o r m c a t e g o r i e s i s t h a t a w e l l - d e fi n e d c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e e a s t e r l y a s c e n d i n g fl o w a n d n o r t h w e s t e r l y d e s c e n d i n g fl o w i s e v i d e n t a t t h i s t i m e p e r i o d f o r t h e L D C c o m p o s i t e s o v e r O k l a h o m a a n d T e x a s . T h e o v e r r u n n i n g o f t h e s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m a t 3 0 5 K a n d s o u t h e a s t e r l y a i r s t r e a m a t 3 0 0 K s u g g e s t s t h e p r e s e n c e o f a w a r m f r o n t a l b o u n d a r y a t t i m e t + 0 , u s i n g G o l d i n g ’ s ( 1 9 8 4 ) c r i t e r i a o f v e r t i c a l s e p a r a t i o n o f a i r s t r e a m s . T h e 1 6 3 m o i s t u r e p a t t e r n s o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 3 . 8 a n d 5 . 3 . 9 ) a g r e e w e l l w i t h t h e a i r s t r e a m c o n fi g u r a t i o n s . N o t e t h a t t h e c o n fl u e n c e o f t h e a s c e n d i n g a i r s t r e a m s w i t h t h e d e s c e n d i n g a i r s t r e a m s t o t h e w e s t a g r e e s w e l l w i t h t h e l o c a t i o n o f m o i s t u r e d i s c o n t i n u i t i e s o n t h e s e s u r f a c e s . O n t h e l o w e s t i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( i . e . , t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ) , e a s t e r l y r e l a t i v e fl o w p e r s i s t s b e t w e e n t i m e s t - 1 2 a n d t + O ( F i g u r e s 5 . 3 . 5 a n d 5 . 3 . 6 ) . T h e E D C c a s e s h a v e a s i m i l a r l o w l e v e l a i r fl o w p a t t e r n . A s e x p e c t e d , g i v e n t h e e a s t e r l y a i r fl o w , m o i s t u r e o n t h e s e s u r f a c e s i s c o n fi n e d t o t h e G u l f s t a t e s a n d e a s t T e x a s ( F i g u r e s 5 . 3 . 1 0 a n d 5 . 3 . 1 1 ) . T h e a b s o l u t e v o r t i c i t y p a t t e r n a t t h e 9 0 0 m b l e v e l ( F i g u r e 5 . 3 . 1 2 ) i n d i c a t e s o n l y a w e a k l o b e o f c y c l o n i c v o r t i c i t y o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . D e s c e n d i n g n o r t h w e s t e r l y a i r fl o w h a s a d v e c t e d s t r a t o s p h e r i c a i r f a r t h e r s o u t h w a r d ( F i g u r e s 5 . 3 . 1 3 , 5 . 3 . 1 4 a n d 5 . 3 . 1 5 ) f r o m t h e t i m e t - 1 2 a n a l y s i s , d e p r e s s i n g t h e t r o p o p a u s e t o n e a r 5 5 0 m b ( F i g u r e 5 . 3 . 1 4 ) . A l t h o u g h t h e s o u t h w a r d e x t e n t o f s t r a t o s p h e r i c a i r i s g r e a t e r t h a n t h a t f o r t h e E D C c o m p o s i t e s , t h e e x t r e m e I P V v a l u e s ( 2 6 P V U ) h a v e n o t y e t a p p r o a c h e d t h e c y c l o g e n e s i s a r e a , a s w a s t h e c a s e f o r t h e E D C s . 5 . 4 . C y c l o g e n o s i s + 1 2 h o u r s ( t + 1 2 ) . S t r o n g d e s c e n d i n g m o t i o n c o n t i n u e s u p s t r e a m o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s o n t h e u p p e r t r o p o s p h e r i c s u r f a c e s , w h e r e a s w e a k a s c e n t i s n o w o c c u r r i n g e a s t o f t h e t r o u g h a x i s ( F i g u r e s 5 . 4 . 1 , 5 . 4 . 2 a n d 5 . 4 . 3 ) , s i m i l a r t o t h e E D C c o m p o s i t e s a t t i m e t + 1 2 . O n e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e 3 1 0 K c o m p o s i t e f o r t h e t w o c y c l o n e c a t e g o r i e s i s a s o u t h w e s t e r l y 1 6 4 a s c e n d i n g a i r s t r e a m e x t e n d i n g f r o m s o u t h e a s t L o u i s i a n a t o n o r t h e r n G e o r g i a , e v i d e n t o n t h e L D C c o m p o s i t e s b u t n o t o n t h e E D C m a p s . T h i s a i r s t r e a m i s p a r t o f t h e r e t u r n c i r c u l a t i o n a r o u n d a m i d - t r o p o s p h e r i c a n t i c y c l o n i c c e l l c e n t e r e d o v e r t h e F l o r i d a p a n h a n d l e . T h e p r e s e n c e o f t h i s a i r s t r e a m s u g g e s t s t h a t m o i s t u r e i s b e i n g t r a n s p o r t e d n o r t h w a r d i n t h e m i d d l e t r o p o s p h e r e w e l l d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e 3 1 5 K c o m p o s i t e s f o r t h e E D C a n d L D C s y s t e m s a g r e e i n t e r m s o f t h e m a g n i t u d e a n d l o c a t i o n o f t h e u p s t r e a m w i n d m a x i m u m ( F i g u r e 5 . 4 . 7 ) . N o t e f o r b o t h c a t e g o r i e s t h a t t h e " n o s e " o f t h e w i n d m a x i m u m h a s p r o p a g a t e d i n t o M i s s o u r i a t t i m e t + 1 2 . T h e l e f t e x i t r e g i o n o f t h i s j e t m a x i m u m , w i t h i t s a s s o c i a t e d u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e a n d a s c e n d i n g m o t i o n ( U c c e l l i n i a n d J o h n s o n , 1 9 7 9 ) , l i e s o v e r t h e s u r f a c e c y c l o n e c e n t e r . A c l o s e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n t h a t t i l t s n o r t h w e s t w a r d w i t h h e i g h t i s p r e s e n t o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K l e v e l s ( F i g u r e s 5 . 4 . 3 a n d 5 . 4 . 4 ) . T h e l o c a t i o n s o f t h e c i r c u l a t i o n c e l l s ( e a s t e r n N e b r a s k a a t 3 0 5 K a n d n o r t h w e s t M i s s o u r i a t 3 0 0 K ) a r e a l m o s t i d e n t i c a l t o t h o s e o f t h e E D C c a s e s . T h e l a r g e s t d i f f e r e n c e s i n a i r s t r e a m s b e t w e e n t h e E D C a n d L D C c a t e g o r i e s i s f o u n d a t t h e 3 0 0 K l e v e l . A s n o t e d e a r l i e r , a n a s c e n d i n g e a s t / s o u t h e a s t e r l y a i r s t r e a m i s f o u n d e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r o n t h e E D C c a s e s . H o w e v e r , o n t h e L D C c a s e s t h e a n t i c y c l o n e i n t h e s o u t h e a s t e r n U S . e v i d e n t o n t h e u p p e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s e x t e n d s d o w n w a r d t o t h e 3 0 0 K l e v e l . A s a r e s u l t , a s o u t h w e s t e r l y a s c e n d i n g a i r s t r e a m s t r e t c h e s f r o m e a s t T e x a s t o I l l i n o i s . I n t e r e s t i n g l y , t h i s a i r s t r e a m a p p e a r s t o ” s p l i t ” i n c e n t r a l I l l i n o i s w i t h o n e b r a n c h c u r v i n g a n t i c y c l o n i c a l l y e a s t w a r d a n d t h e o t h e r t u r n i n g c y c l o n i c a l l y t o t h e w e s t . A d i s t i n c t 1 6 5 c o n fl u e n c e z o n e i s e v i d e n t f r o m n o r t h e a s t T e x a s t o c e n t r a l I l l i n o i s b e t w e e n t h i s a i r s t r e a m a n d t h e a i r s t r e a m t o t h e w e s t t h a t o r i g i n a t e s i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e , d e s c e n d s , t u r n s c y c l o n i c a l l y s o u t h o f t h e s u r f a c e c y c l o n e p o s i t i o n ( t h e c y c l o n e p o s i t i o n i s i n d i c a t e d b y F i g u r e 5 . 4 . 6 ) a n d t h e n a s c e n d s i m m e d i a t e l y e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e n o r t h w a r d b u l g e i n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K m i x i n g r a t i o p a t t e r n s s t r o n g l y a g r e e s w i t h t h e s o u t h e r l y a i r s t r e a m w e s t o f t h e c o n fl u e n c e p a t t e r n o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K c o m p o s i t e s ( F i g u r e 5 . 4 . 3 a n d 5 . 4 . 4 ) . T h e l o w e r t r o p o s p h e r i c t e m p e r a t u r e g r a d i e n t h a s i n t e n s i fi e d d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s , a s s h o w n o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 4 . 5 a n d 5 . 4 . 6 ) . S i m i l a r t o t h e l o w l e v e l E D C a i r fl o w , a i r fl o w f o r t h e L D C c a s e s i s s o u t h e a s t e r l y a n d a s c e n d s w e a k l y s o u t h a n d e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r ( F i g u r e s 5 . 4 . 5 a n d 5 . 4 . 6 ) . A s f o r t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d s a n d E D C c o m p o s i t e s , t h e g r e a t e s t m o i s t u r e a t t h e s e l e v e l s i s l i m i t e d t o t h e G u l f c o a s t a l s t a t e s a n d e a s t T e x a s ( F i g u r e s 5 . 4 . 1 0 a n d 5 . 4 . 1 1 ) . I n g e n e r a l , m i x i n g r a t i o v a l u e s o v e r t h e c y c l o n e c e n t e r r a n g e f r o m 2 g / k g o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 4 . 8 ) t o 5 g / k g o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e s 5 . 4 . 1 1 ) , c o m p a r a b l e t o t h e m o i s t u r e v a l u e s f o r t h e E D C s a t t h i s t i m e s t e p . A s f o r t h e E D C c a s e s , e a s t e r l y r e l a t i v e fl o w i s d o m i n a n t o n t h e 2 9 0 a n d 2 9 5 K s u r f a c e s . T h i s e a s t e r l y fl o w l i e s u n d e r t h e s o u t h w e s t e r l y fl o w p r e s e n t o n t h e 3 0 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . A s m e n t i o n e d p r e v i o u s l y , G o l d i n g ( 1 9 8 4 ) s u g g e s t e d t h a t a w a r m f r o n t a l b o u n d a r y i s c h a r a c t e r i z e d b y t h e v e r t i c a l s e p a r a t i o n o f t w o a i r s t r e a m s , a n u p p e r a i r s t r e a m w i t h a s o u t h w e s t e r l y t r a j e c t o r y a n d a l o w e r a i r s t r e a m w i t h a s o u t h e a s t e r l y t r a j e c t o r y . F o l l o w i n g t h i s a r g u m e n t , a w a r m f r o n t w o u l d b e l o c a t e d i n n o r t h e r n I n d i a n a a n d O h i o 1 6 6 a t t i m e t + 1 2 . T h e I P V m a p s f o r t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 4 . 1 3 , 5 . 4 . 1 4 a n d 5 . 4 . 1 5 ) i l l u s t r a t e a d r a m a t i c s o u t h e a s t w a r d a d v a n c e o f s t r a t o s p h e r i c a i r d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s . I P V v a l u e s a s h i g h a s 6 P V U ( F i g u r e 5 . 4 . 1 3 ) a r e n o w p r e s e n t i m m e d i a t e l y u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n ( F i g u r e 5 . 4 . 1 2 ) a n d t h e b o u n d a r y o f s t r a t o s p h e r i c a i r ( 2 2 P V U ) e x t e n d s s o u t h w a r d t o c e n t r a l T e x a s a n d a s d e e p l y a s 5 5 0 m b ( F i g u r e 5 . 4 . 1 4 ) . T h e s o u t h w a r d a n d e a s t w a r d e x t e n t o f t h e 2 P V U i s o l i n e a t t i m e t + 1 2 i s s t r i k i n g l y s i m i l a r o n t h e E D C a n d L D C c o m p o s i t e s . T h e l a r g e s t d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e E D C a n d L D C c a t e g o r i e s i s t h e m a g n i t u d e o f t h e I P V m a x i m u m o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e . T h e l a r g e s t I P V v a l u e s f o r t h e E D C e v e n t s a r e 4 P V U , w h e r e a s v a l u e s g r e a t e r t h a n 6 P V U a r e f o u n d n o r t h w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r o n t h e L D C c o m p o s i t e . A l s o , t h e d o w n w a r d e x t e n s i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r a t t + 1 2 i s n e a r l y 5 0 m b d e e p e r f o r t h e L D C s y s t e m s . F i n a l l y , t h e s t a t i c s t a b i l i t y o f t h e r e g i o n b e i n g o v e r r u n b y t h e I P V m a x i m u m a p p e a r s s l i g h t l y l o w e r f o r t h e L D C c o m p o s i t e s ( 1 9 m b K ' l o v e r w e s t e r n M i s s o u r i c o m p a r e d t o t h e E D C c o m p o s i t e s ( 1 8 m b K ' 1 o v e r e a s t e r n K a n s a s ) . S t a b i l i t y w a s d e t e r m i n e d f r o m t h e v e r t i c a l s e p a r a t i o n o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s . A s l i g h t l y l e s s s t a b l e t r o p o s p h e r i c e n v i r o n m e n t f o r t h e L D C s c o u l d c o n t r i b u t e t o f u r t h e r i n t e n s i fi c a t i o n ( H o v e n a c a n d H o r n , 1 9 7 5 ; H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 : P a r t 1 ) . H o w e v e r , t h e d i f f e r e n c e i n t h e s t a b i l i t y b e t w e e n t h e E D C a n d L D C c a t e g o r i e s m a y b e o f t h e s a m e o r d e r o f m a g n i t u d e a s t h e e r r o r i n t h e s t a b i l i t y c a l c u l a t i o n . 1 6 7 5 . 5 . C y c l o g e n c s i s + 2 4 h o u r s ( t + 2 4 ) . A t t i m e t + 2 4 , a c l o s e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n c e n t e r e x i s t s o n a l l i s e n t r o p i c s u r f a c e s e x c e p t t h e 2 9 0 K l e v e l ( F i g u r e s 5 . 5 . 1 , 5 . 5 . 2 , 5 . 5 . 3 , 5 . 5 . 4 , a n d 5 . 5 . 5 ) . T h e c y c l o n e c e n t e r t i l t s n o r t h w e s t w a r d w i t h h e i g h t f r o m s o u t h e r n I l l i n o i s o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e t o c e n t r a l M i n n e s o t a o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e . I n c o n t r a s t , a c l o s e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n c e l l w a s e v i d e n t a t t i m e t + 2 4 f o r t h e E D C c a s e s o n l y o n t h e 3 0 5 , 3 0 0 a n d 2 9 5 K s u r f a c e s . W e s t o f t h e t r o u g h a x i s , d e s c e n d i n g m o t i o n c o n t i n u e s a l o n g t r a j e c t o r i e s o r i g i n a t i n g i n t h e h i g h t r o p o s p h e r e w h e r e a s a i r p a r c e l s d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s m o v e p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s ( F i g u r e 5 . 5 . 1 , 5 . 5 . 2 a n d 5 . 5 . 3 ) . S i m i l a r t o t h e E D C s , w e a k a s c e n t d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s , e v i d e n t o n t h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K s u r f a c e s a t t i m e s t + 0 a n d t + 1 2 , e n d s a t t i m e t + 2 4 . I n t e r e s t i n g l y , t h e L D C s y s t e m s , b e t w e e n t i m e s t + 1 2 a n d t + 2 4 , m a i n t a i n s t r o n g e r c y c l o n i c c u r v a t u r e o n t h e 3 1 5 K a n d 3 1 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 ) c o m p a r e d t o t h e E D C c o m p o s i t e s ( F i g u r e s 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 ) , o n w h i c h c u r v a t u r e a p p e a r s t o b e w e a k e n i n g b y t i m e t + 2 4 . T h e r m a l g r a d i e n t s a t t i m e t + 2 4 ( F i g u r e s 5 . 5 . 1 , 5 . 5 . 2 , 5 . 5 . 3 a n d 5 . 5 . 4 ) a r e s l i g h t l y s t r o n g e r f o r t h e L D C c o m p o s i t e s t h a n f o r t h e E D C c o m p o s i t e s a t t h i s t i m e . T h e s t e e p l y s l o p e d i s e n t r o p i c s u r f a c e s t h r o u g h t h e m i d d l e a n d u p p e r t r o p o s p h e r e f a v o r s t r o n g e r v e r t i c a l m o t i o n s f o r t h e L D C c o m p o s i t e s . T h e s t r e n g t h o f t h e c o m p o s i t e j e t m a x i m u m u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s i s s i m i l a r t o t h e j e t m a x i m u m f o r t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d , a l t h o u g h t h e m a x i m u m h a s g r o w n i n s i z e ( F i g u r e 5 . 5 . 7 ) . T h e l e f t e x i t q u a d r a n t o f t h i s s p e e d m a x i m u m o v e r l i e s t h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y m a x i m u m ( s h o w n i n F i g u r e 5 . 5 . 1 2 ) , h i n t i n g t h a t u p p e r t r o p o s p h e r i c d i v e r g e n c e a s s o c i a t e d w i t h p o s i t i v e s h e a r 1 6 8 v o r t i c i t y a d v e c t i o n i s c o n t r i b u t i n g t o t h e l o w l e v e l c i r c u l a t i o n . T h e ” n o s e " o f t h e j e t m a x i m u m i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t t h a n t h a t f o r t h e E D C c a s e s a t t i m e t + 2 4 . T h e w i n d m a x i m u m d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s i s a l s o l o c a t e d f a r t h e r e a s t t h a n t h e s i m i l a r w i n d m a x i m u m o n t h e E D C c o m p o s i t e s . A s f o r t h e E D C 3 1 0 , 3 0 5 , a n d 3 0 0 K c o m p o s i t e s f o r t h i s t i m e p e r i o d , t h e L D C c o m p o s i t e s i n d i c a t e t h a t a c l o s e d a n t i c y c l o n i c c e l l i s l o c a t e d o v e r t h e s o u t h e r n A t l a n t i c c o a s t ( f o r e x a m p l e , o v e r e a s t e r n S o u t h C a r o l i n a o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ) . R e t u r n a i r fl o w a r o u n d t h i s c i r c u l a t i o n c e l l p r o d u c e s e a s t e r l y fl o w a c r o s s t h e G u l f o f M e x i c o a n d s o u t h w e s t e r l y a s c e n d i n g a i r fl o w f r o m a p p r o x i m a t e l y s o u t h e r n A l a b a m a t o t h e m i d - A t l a n t i c s t a t e s , w h e r e t h e a i r s t r e a m t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y ( i . e . , t h e A M A ) . T h e A M A i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t c o m p a r e d t o t h e A M A o n t h e E D C c o m p o s i t e s a t t i m e t + 2 4 . A l s o , t h e n o r t h e r n e x t e n t o f t h i s a i r s t r e a m i s s m a l l e r f o r t h e L D C c a s e s . A n o t h e r d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e c o m p o s i t e s f o r t h e t w o c a t e g o r i e s i s t h e s h o r t e r f e t c h a c r o s s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o o n t h e L D C c o m p o s i t e s , e s p e c i a l l y e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 5 . 4 ) . T h e i m p a c t o f t h e m o r e e a s t e r l y l o c a t i o n o f t h e A M A i s t h a t l i t t l e G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e r e a c h e s t h e l o c a t i o n o f t h e s u r f a c e c y c l o n e a t t i m e t + 2 4 , a l t h o u g h G u l f m o i s t u r e i s b e i n g a d v e c t e d n o r t h w a r d d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n . C o n fl u e n c e z o n e s a r e e v i d e n t ’ o n t h e 3 1 0 , 3 0 5 , a n d 3 0 0 K l e v e l s b e t w e e n t h e A M A a n d t h e r e c e n t l y d e s c e n d e d d r y s t r e a m t o t h e w e s t . N o t e t h a t t h e s e c o n fl u e n c e z o n e s t i l t e a s t w a r d w i t h h e i g h t . T h e ” s p l i t t i n g " o f t h e s o u t h e r l y a i r s t r e a m , e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K c o m p o s i t e f o r t i m e t + 1 2 , i s n o l o n g e r e v i d e n t a t t i m e t + 2 4 . N e a r e r t h e s u r f a c e , t h e C M A i s e v i d e n t o n t h e c o m p o s i t e c h a r t f o r t h e 2 9 5 K 1 6 9 s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 5 . 5 ) . T h i s a i r s t r e a m o r i g i n a t e s a s c i r c u l a t i o n a r o u n d a n a n t i c y c l o n e c e n t e r e d i n n o r t h e r n P e n n s y l v a n i a , t r a v e r s e s t h e w e s t e r n A t l a n t i c O c e a n , a s c e n d s e a s t a n d n o r t h e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r , a n d e v e n t u a l l y t u r n s c y c l o n i c a l l y a n d d e s c e n d s w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e l i m i t i n g s t r e a m l i n e o f t h e C M A e v i d e n t o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e f o r t h e E D C c a s e s e x t e n d s f a r t h e r s o u t h c o m p a r e d t o t h a t f o r t h e L D C e v e n t s . T h e c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s f o r t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 5 . 5 ) a r e a l m o s t i d e n t i c a l t o t h o s e f o r t h e E D C c a s e s w i t h w e a k l y - a s c e n d i n g e a s t e r l y fl o w p r e s e n t o v e r t h e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . A s f o r t h e E D C c a s e s , a c o n fl u e n c e z o n e s t r e t c h i n g f r o m w e s t e r n K e n t u c k y t o s o u t h e a s t T e x a s i s e v i d e n t o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e . T h e m i x i n g r a t i o c o m p o s i t e s ( F i g u r e s 5 . 5 . 9 , 5 . 5 . 1 0 , 5 . 5 . 1 1 a n d 5 . 5 . 1 2 ) i n d i c a t e t h a t t h e L D C s y s t e m s a r e s l i g h t l y d r i e r t h a n t h e E D C s a t t i m e t + 2 4 , p e r h a p s o w i n g t o t h e l e s s - p r o n o u n c e d a i r fl o w t r a j e c t o r i e s a c r o s s t h e G u l f o f M e x i c o ( F i g u r e s 5 . 5 . 3 , 5 . 5 . 4 , 5 . 5 . 5 a n d 5 . 5 . 6 ) . M o s t l o c a t i o n s e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r h a v e e x p e r i e n c e d m o i s t u r e i n c r e a s e s o f n o m o r e t h a n 1 g / k g d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s . S i m i l a r t o t h e E D C c a s e s , t h e m o i s t u r e a n d a i r fl o w p a t t e r n s f o r t h e L D C s y s t e m s i n d i c a t e d r y , d e s c e n d i n g a i r o v e r r u n n i n g t h e c y c l o n e p o s i t i o n i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e , a n d t h e n c o n v e r g i n g i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e w i t h m o i s t a i r a s c e n d i n g f r o m t h e s o u t h . N o t e t h e a b r u p t m o i s t u r e g r a d i e n t s , e x t e n d i n g f r o m a p p r o x i m a t e l y s o u t h e a s t T e x a s t o I l l i n o i s o n t h e c o m p o s i t e m o i s t u r e c h a r t s , e s p e c i a l l y o n t h e 2 9 5 K c o m p o s i t e ( F i g u r e 5 . 5 . 5 ) . T h e s e m o i s t u r e g r a d i e n t s a g r e e w e l l w i t h t h e c o n fl u e n c e z o n e s . S t r a t o s p h e r i c a i r ( a s s h o w n b y r e g i o n s o f 2 2 P V U ) o v e r l i e s t h e c y c l o n e p o s i t i o n a n d c o n t i n u e s t o e x t e n d a s f a r s o u t h a s c e n t r a l T e x a s ( F i g u r e s 5 . 5 . 1 3 , 5 . 5 . 1 4 a n d 1 7 0 5 . 5 . 1 5 ) , n e a r t h e 5 0 0 m b l e v e l . A l t h o u g h t h e s o u t h e r n b o u n d a r y o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r i s s i m i l a r o n t h e L D C a n d E D C c o m p o s i t e s , t h e e x t r e m e v a l u e s o f I P V f o r t h e L D C c o m p o s i t e s a r e c o n s i d e r a b l y h i g h e r ( i . e . , 2 6 P V U ) t h a n w a s t h e c a s e f o r t h e E D C s y s t e m s ( F i g u r e s 5 . 5 . 1 3 ) . T h e 6 P V U p o o l h a s f o r m e d a ” c u t o f f ” , s u g g e s t i n g a n e q u a t o r w a r d " w a v e - b r e a k i n g ” e f f e c t ( T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) . I n v i e w o f t h e n o r t h w e s t e r l y fl o w p a t t e r n s o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 5 . 1 , 5 . 5 . 2 a n d 5 . 5 . 3 ) , d o w n s l o p e a d v e c t i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r i s c o n t i n u i n g t o o c c u r a t t i m e t + 2 4 . 5 . 6 . C y c l o g e n o s i s + 3 6 h o u r s ( t + 3 6 ) . A t t i m e t + 3 6 t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s i s p o s i t i v e l y t i l t e d o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 6 . 1 , 5 . 6 . 2 a n d 5 . 6 . 3 ) , a l t h o u g h t h e p o s i t i v e t i l t i s n o t a s p r o n o u n c e d a s f o r t h e E D C c a s e s . A n o t h e r d i f f e r e n c e i s t h a t t h e a n t i c y c l o n i c c i r c u l a t i o n l o c a t e d o f f o f t h e s o u t h e a s t e r n c o a s t o n t h e E D C c o m p o s i t e s i s n o t e v i d e n t o n t h e L D C c o m p o s i t e s . A s a r e s u l t , d e s c e n d i n g m o t i o n d o m i n a t e s a c r o s s t h e e n t i r e m a p p e d a r e a f o r t h e L D C e v e n t s , w h e r e a s a s o u t h w e s t e r l y a s c e n d i n g a i r s t r e a m , a l o n g w i t h a p r o n o u n c e d c o n fl u e n c e z o n e , i s p r e s e n t o v e r t h e e x t r e m e s o u t h e a s t e r n s t a t e s f o r t h e E D C c a s e s . T h i s w a v e o r i e n t a t i o n s u g g e s t s t h a t t h e l a t e - d e v e l o p m e n t s y s t e m s m u s t a l s o b e e x h i b i t i n g a f o r m o f l i f e c y c l e 1 b e h a v i o r ( T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) . T h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t o v e r t h e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 6 . 1 , 5 . 6 . 2 a n d 5 . 6 . 3 ) s t r e n g t h e n s s o m e w h a t b e t w e e n t i m e p e r i o d s t + 2 4 a n d t + 3 6 a n d i s s t r o n g e r t h a n t h e g r a d i e n t s f o r t h i s t i m e p e r i o d o n t h e E D C c o m p o s i t e s . T h e u p p e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k ( F i g u r e 5 . 6 . 7 ) h a s m a i n t a i n e d i t s i n t e n s i t y , 1 7 1 a s e x p e c t e d g i v e n t h e l a r g e t h e r m a l g r a d i e n t s , a n d h a s m i g r a t e d i n t o t h e t r o u g h a x i s . A s o u t h w e s t e r l y a s c e n d i n g a i r s t r e a m ( t h e A M A ) i s p r e s e n t o n t h e 3 0 0 a n d 2 9 5 K l e v e l s ( F i g u r e 5 . 6 . 4 a n d 5 . 6 . 5 ) . T h i s a i r s t r e a m i s l o c a t e d w e l l d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e c e n t e r a n d h a s a l i m i t e d n o r t h e r l y e x t e n t . A n o t h e r i n t e r e s t i n g f e a t u r e o f t h e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s o n t h i s s u r f a c e i s t h e w e l l - d e f i n e d ” s p l i t t i n g ” o f t h e d r y s t r e a m w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r , w i t h o n e " b r a n c h " t u r n i n g c y c l o n i c a l l y a n d t h e o t h e r " b r a n c h " t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y a n d d e s c e n d i n g t o w a r d s s o u t h e r n L o u i s i a n a a n d t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o . T h e s e f e a t u r e s , t h e s p l i t t i n g d r y s t r e a m a n d t h e a s c e n d i n g s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m t o t h e e a s t , p r o d u c e a p r o n o u n c e d d e f o r m a t i o n z o n e c e n t e r e d i n n o r t h G e o r g i a . T h e c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s a t t i m e t + 3 6 f o r t h e L D C c a s e s a r e v e r y d i f f e r e n t f r o m t h e 3 0 0 K s t r e a m l i n e s f o r t h e E D C c a s e s . F o r t h e E D C c a s e s t h e s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m i s m u c h m o r e p r o n o u n c e d , h a s a g r e a t e r n o r t h w a r d e x t e n t , a n d i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t ( a p p r o x i m a t e l y t h e A p p a l a c h i a n M o u n t a i n r e g i o n ) . T h e o n l y r e m a i n i n g m o i s t a i r fl o w o c c u r s o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 6 . 6 ) . T h i s e a s t e r l y a i r s t r e a m ( t h e C M A ) o r i g i n a t e s o v e r t h e A t l a n t i c , a s c e n d s a c r o s s P e n n s y l v a n i a a n d N e w Y o r k , t u r n s c y c l o n i c a l l y i n t h e v i c i n i t y o f t h e c y c l o n e c e n t e r , a n d t h e n d e s c e n d s w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h i s a i r s t r e a m i s l o c a t e d f a r t h e r n o r t h c o m p a r e d t o t h e s i m i l a r " r e v e r s e S - s h a p e d " C M A o n t h e 2 9 0 K c o m p o s i t e m a p f o r t h e E D C c a s e s . T h e a i r s t r e a m s f o r t h e 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s , t a k e n t o g e t h e r , s u g g e s t t h a t t h e G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e i s c o m p l e t e l y ” c u t o f f " f r o m t h e L D C s y s t e m s b y t i m e t + 3 6 , a n d A t l a n t i c m o i s t u r e i s c o n fi n e d t o a s h a l l o w e r l a y e r t h a n a t t i m e t + 2 4 . T h e b u l g e o f h u m i d a i r , s e e n o n t h e m i x i n g r a t i o c o m p o s i t e m a p s f o r t h e p r e v i o u s t i m e 1 7 2 p e r i o d s , h a s t r a n s l a t e d e a s t w a r d ( F i g u r e s 5 . 6 . 8 , 5 . 6 . 9 , 5 . 6 . 1 0 a n d 5 . 6 . 1 1 ) . D r y i n g t h r o u g h o u t t h e t r o p o s p h e r e i s e v i d e n t . M i x i n g r a t i o v a l u e s r a n g e f r o m 1 g / k g o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 6 . 8 ) t o 3 g / k g o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 6 . 1 1 ) . T h e c o m p o s i t e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y p a t t e r n c o n t i n u e s t o i n d i c a t e a n a r e a o f s t r o n g l o w l e v e l c y c l o n i c c i r c u l a t i o n o v e r n o r t h e r n M i c h i g a n a n d L a k e H u r o n ( F i g u r e 5 . 6 . 1 2 ) . S t r a t o s p h e r i c a i r , i n d i c a t e d b y I P V v a l u e s 2 2 P V U , e x t e n d s o v e r a n d t o t h e e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r a t t i m e t + 3 6 ( F i g u r e s 5 . 6 . 1 3 , 5 . 6 . 1 4 a n d 5 . 6 . 1 5 ) . I n c o n t r a s t , t h e 2 P V U i s o l i n e i s l o c a t e d j u s t w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r o n t h e E D C c o m p o s i t e s . A l s o , I P V v a l u e s n o r t h w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r a r e l a r g e r f o r t h e L D C c a s e s ( 2 6 P V U ) c o m p a r e d t o t h e E D C c a s e s ( 2 4 P V U ) . T h e l a r g e m a g n i t u d e o f t h e I P V m a x i m u m i s i n d i c a t i v e o f v e r y w a r m , s t a b l e s t r a t o s p h e r i c a i r . T h e r e d u c e d g e o p o t e n t i a l h e i g h t s a t t e n d i n g a d v e c t i o n o f t h i s I P V m a x i m u m a l o f t m u s t b e p r o p o r t i o n a l l y l a r g e . T h e r e f o r e , a l t h o u g h t h e s o u t h e r l y e x t e n t a n d t r o p o s p h e r i c d e p t h o f t h e b o u n d a r y o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r i s c o m p a r a b l e f o r t h e L D C a n d E D C s y s t e m s ( t h e 2 P V U l i n e f o r t h e L D C c a s e s o n l y e x t e n d s t o 4 5 0 m b , c o m p a r e d t o 5 5 0 m b f o r t h e E D C c a s e s ) , t h e e x t r e m e v a l u e s o f t h e m a x i m u m ( 6 P V U v e r s u s 4 P V U ) a n d d o w n s l o p e t r a j e c t o r y o f t h e a d v e c t i n g fl o w a r e m o r e f a v o r a b l e f o r t h e L D C c a s e s . S e c o n d l y , u n l i k e t h e E D C c a s e s , t h e s t r a t o s p h e r i c a i r o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e f o r t h e L D C s y s t e m s d o e s n o t o v e r l i e t h e c e n t e r o f c i r c u l a t i o n i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 5 . 6 . 3 , 5 . 6 . 1 5 a n d 4 . 6 . 3 , 4 . 6 . 1 5 ) . T h e r e f o r e , 1 ) t h e s i z e o f t h e p o t e n t i a l v o r t i c i t y v a l u e m a y n o t l a r g e l y d u e t o t h e r o t a t i o n ( a b s o l u t e v o r t i c i t y t e r m ) , a s i n t h e E D C c a s e s , b u t l i k e l y i n d i c a t e s h i g h s t a t i c s t a b i l i t y , a n d 2 ) t h e l o c a t i o n o f t h e l a t e - d e v e l o p m e n t I P V m a x i m u m u p s t r e a m o f t h e c e n t e r o f 1 7 3 c i r c u l a t i o n p e r m i t s c o n t i n u e d a d v e c t i o n s b y t h e n o r t h w e s t e r l y fl o w , w h e r e a s s u c h a d v e c t i o n s h a v e b e e n e l i m i n a t e d f o r t h e E D C s y s t e m s . 5 . 7 . C y c l o g e n e s i s + 4 8 h o u r s ( t + 4 8 ) . S i m i l a r t o t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d a n d t o t h e c o m p o s i t e s a t t i m e t + 4 8 f o r t h e E D C c a s e s , a p o s i t i v e l y - t i l t e d s h o r t w a v e t r o u g h i s p r e s e n t o n a l l i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 7 . 1 , 5 . 7 . 2 , 5 . 7 . 3 , 5 . 7 . 4 , 5 . 7 . 5 , 5 . 7 . 6 ) . U p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s , t h e t h e r m a l g r a d i e n t i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e h a s w e a k e n e d s l i g h t l y s i n c e t i m e t + 3 6 , m o s t n o t i c e a b l y o n t h e 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 7 . 3 , 5 . 7 . 4 , 5 . 7 . 5 a n d 5 . 7 . 6 ) . O n a l l t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s , t h e l o c a t i o n o f t h e s t r o n g e s t t e m p e r a t u r e g r a d i e n t h a s s h i f t e d s o u t h w a r d o r s o u t h e a s t w a r d s i n c e t i m e t + 3 6 . T h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s o n t h e L D C c o m p o s i t e s a r e s l i g h t l y s t r o n g e r t h a n t h o s e o n t h e E D C c o m p o s i t e s . T h e j e t s t r e a k ( F i g u r e 5 . 7 . 7 ) h a s i n t e n s i fi e d d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s b y 5 m s “ , i n m a r k e d c o n t r a s t w i t h t h e d e c r e a s e o b s e r v e d a t t h i s t i m e p e r i o d f o r t h e E D C j e t m a x i m u m ( F i g u r e 4 . 7 . 7 ) . T h e j e t m a x i m u m h a s a d v a n c e d e a s t w a r d a n d i s n o w l o c a t e d i m m e d i a t e l y e a s t o f t h e t r o u g h a x i s . T h i s p u t s t h e c y c l o n e c e n t e r b e n e a t h t h e l e f t e n t r a n c e q u a d r a n t o f t h e j e t s t r e a k , a r e g i o n c h a r a c t e r i z e d b y u p p e r - l e v e l c o n v e r g e n c e a n d d e s c e n d i n g m o t i o n . G i v e n t h i s l o c a t i o n , w e a k e n i n g o f t h e L D C s y s t e m s w i t h i n t h e n e x t 1 2 h o u r s i s e x p e c t e d . N o t e t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e L D C a n d E D C s t o r m t y p e s i n t e r m s o f t h e i n t e n s i t y o f l o w l e v e l c i r c u l a t i o n , a s s h o w n b y t h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y fi e l d s 1 7 4 ( F i g u r e s 5 . 7 . 1 2 a n d 4 . 7 . 1 2 ) . T h e L D C s y s t e m s h a v e a c l o s e d 1 4 x 1 0 ‘ 5 ' 1 m a x i m u m ( F i g u r e 5 . 7 . 1 2 ) ; t h e E D C p a t t e r n i s c o n s i d e r a b l y l e s s o r g a n i z e d w i t h a m a x i m u m v a l u e o f o n l y 1 2 x 1 0 " s ' 1 ( F i g u r e 4 . 7 . 1 2 ) . D e s c e n d i n g m o t i o n d o m i n a t e s t h e e n t i r e r e g i o n o f t h e t r o p o s p h e r e o c c u p i e d b y t h e s u r f a c e c y c l o n e ( F i g u r e s 5 . 7 . 1 , 5 . 7 . 2 , 5 . 7 . 3 , 5 . 7 . 4 , 5 . 7 . 5 a n d 5 . 7 . 6 ) . O n l o w e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s , e s p e c i a l l y t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 5 . 7 . 6 ) , t h e d e s c e n d i n g a i r ” s p l i t s ” i n t h e s o u t h e r n G r e a t L a k e s r e g i o n a n d e i t h e r t u r n s c y c l o n i c a l l y a n d fl o w s o v e r t h e c y c l o n e c e n t e r o r t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y a n d d e s c e n d s t o w a r d t h e G u l f c o a s t . T h e p a t t e r n i s i n g o o d a g r e e m e n t w i t h t h a t f o u n d f o r t h e E D C c a s e s , a l t h o u g h t h e ” s p l i t t i n g " o f t h e d r y s t r e a m o c c u r s f a r t h e r e a s t o n t h e L D C c o m p o s i t e s . A l t h o u g h s t r o n g c o l d a d v e c t i o n i s o c c u r r i n g u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n , w a r m a d v e c t i o n h a s c e a s e d e n t i r e l y i n t h e e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . A s a c o n s e q u e n c e o f t h e d r y , d e s c e n d i n g a i r s t r e a m , h u m i d a i r h a s t r a n s l a t e d e a s t w a r d , a s s h o w n b y t h e m i x i n g r a t i o p a t t e r n s o n t h e 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 7 . 8 , 5 . 7 . 9 , 5 . 7 . 1 0 a n d 5 . 7 . 1 1 ) . A v e r y s t r o n g h u m i d i t y g r a d i e n t i s e v i d e n t f r o m t h e G u l f c o a s t n o r t h e a s t w a r d a l o n g t h e A t l a n t i c c o a s t . T h e i n t r u s i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r , a s s e e n o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 5 . 7 . 1 3 , 5 . 7 . 1 4 a n d 5 . 7 . 1 5 ) , a p p e a r s t o b e w e a k e n i n g . A c u t o f f I P V p o o l , o b s e r v e d d u r i n g t h e E D C e v o l u t i o n , i s n o t e v i d e n t i n t h e L D C c o m p o s i t e s . I n a d d i t i o n , t h e c e n t e r o f t h e s t r a t o s p h e r i c I P V a n o m a l y r e m a i n s u p s t r e a m o f t h e a x i s o f c u r v a t u r e o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h o n e a c h i s e n t r o p i c s u r f a c e ( F i g u r e s 5 . 7 . 1 , 5 . 7 . 1 3 a n d 5 . 7 2 , 5 . 7 . 1 4 a n d 5 . 7 . 3 a n d 5 . 7 . 1 5 ) . 1 7 5 5 . 8 . S c h e m a t i c A i r fl o w P a t t e r n s f o r t h e L a t e - D e v e l o p i n g C y c l o n e s . A s f o r t h e E D C s y s t e m s , s c h e m a t i c s a r e p r e s e n t e d f o r e a c h t i m e s t e p r e p r e s e n t i n g t h e d r y s t r e a m , a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m , c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m a n d c o n fl u e n c e z o n e s . S y m b o l s f r o m C h a p t e r 4 a r e r e t a i n e d f o r r e p r e s e n t a t i o n o f t h e a i r s t r e a m s a n d c o n fl u e n c e p a t t e r n s . 5 . 1 h m t i L D C A i r fl o w P t t e r n s t t - 1 2 . N o s c h e m a t i c i s p r e s e n t e d , b e c a u s e o f t h e a b s e n c e o f d i s t i n c t a i r s t r e a m s . 5 . 8 , 2 , S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a g e r n s a t t + 0 . A s t r o n g l y c y c l o n i c - t u r n i n g d r y s t r e a m i s p r e s e n t o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e . T h i s a i r s t r e a m d e s c e n d s f r o m t h e n o r t h w e s t U n i t e d S t a t e s a n d b r a n c h e s o v e r s o u t h w e s t T e x a s ( F i g u r e 5 . 8 . 2 ) . T h e d r y s t r e a m i s c o n fl u e n t w i t h t h e w e a k A M A ( s 5 m s ‘ 1 a v e r a g e s p e e d ) n e a r t h e 6 7 5 m b l e v e l i n c e n t r a l T e x a s a n d O k l a h o m a . A s f o r t h e E D C s y s t e m s , t h e A M A i s p a r t o f t h e r e t u r n fl o w a r o u n d a m i d - l e v e l a n t i c y c l o n e t o t h e e a s t . T h e c o n fi g u r a t i o n a n d b o u n d a r y o f t h e 3 0 5 K m i x i n g r a t i o p a t t e r n i s i n s t r o n g a g r e e m e n t w i t h t h e d r y s t r e a m a n d A M A c o n fi g u r a t i o n s . T h e C M A e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e , l i k e t h e A M A , i s a w e a k a i r s t r e a m ( _ < _ 5 m s ’ 1 a v e r a g e s p e e d ) . C o n fl u e n c e i s o c c u r r i n g b e t w e e n t h e C M A a n d t h e d r y s t r e a m n e a r t h e 7 7 5 m b l e v e l . U n l i k e t h e E D C s c h e m a t i c f o r t i m e t + 0 , t h e C M A f o r t h e L D C s y s t e m s d o e s n o t t u r n c y c l o n i c a l l y i n t h e v i c i n i t y o f t h e s u r f a c e l o w a n d d e s c e n d w e s t o f t h e s u r f a c e l o w . A l t h o u g h t h e C M A t r a v e r s e s t h e G u l f o f M e x i c o c o a s t l i n e , t h e r e i s 1 7 6 p o o r a g r e e m e n t b e t w e e n t h e C M A c o n f i g u r a t i o n a n d 3 0 0 K m o i s t u r e p a t t e r n s . A s f o r t h e E D C c a s e s , a c o n fl u e n c e z o n e o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e o c c u r s b e n e a t h t h e a r e a o f b r a n c h i n g i n t h e d r y s t r e a m . T h i s c o n fl u e n c e z o n e m a y b e c o - l o c a t e d w i t h a d e v e l o p i n g s u r f a c e c o l d f r o n t o r d r y l i n e , a s d i s c u s s e d b y G o l d i n g ( 1 9 8 4 ) . 5 . 8 c h m a i L D C A i r fl o w P t t e r t t + 1 2 . A s f o r t i m e t + 0 , t h e d r y s t r e a m c o n t i n u e s t o t u r n c y c l o n i c a l l y t h r o u g h t h e s h o r t w a v e , b r a n c h i n g s o u t h w a r d i n s o u t h e r n T e x a s ( F i g u r e 5 . 8 . 3 ) . T h e A M A e x t e n d s f r o m s o u t h w e s t e r n L o u i s i a n a t o n o r t h e r n K e n t u c k y , a s c e n d i n g f r o m t h e 8 0 0 m b l e v e l t o t h e 6 5 0 m b l e v e l o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e . K a t a f r o n t d e v e l o p m e n t ( S h a p i r o a n d K e y s e r , 1 9 9 0 ) i s o c c u r r i n g i n t h e z o n e o f c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A . T h i s f o r w a r d - t i l t i n g f r o n t e x t e n d s f r o m w e s t e r n T e n n e s s e e - K e n t u c k y a t t h e 3 0 0 K l e v e l t o c e n t r a l A l a b a m a - n o r t h e r n G e o r g i a a t t h e 3 1 0 K l e v e l . T h e d i s t i n c t i o n b e t w e e n t h e C M A a n d A M A i s r a t h e r v a g u e f o r t h e L D C s y s t e m s a t t i m e t + 1 2 . A p p r o x i m a t e l y 5 0 m b b e n e a t h a n d w e s t o f t h e a n a l y z e d A M A , a s o u t h e r l y a i r s t r e a m ( p r e s u m a b l y t h e C M A ) a s c e n d s n o r t h w a r d a n d b r a n c h e s i n t o c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c c o m p o n e n t s . T h i s " s p l i t t i n g ” p a t t e r n i s s i m i l a r t o G o l d i n g ’ s ( 1 9 8 4 ) 7 5 0 m b m a t u r e c i r c u l a t i o n a n d T h o r n c r o f t e t a l ’ s . ( 1 9 9 3 ) p a i r o f c y c l o n i c a l l y a n d a n t i c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g s o u t h e r l y a i r s t r e a m s . A s e c o n d c o n fl u e n c e z o n e , d i s t i n c t f r o m t h e k a t a f r o n t c o n fl u e n c e , i s a s s o c i a t e w i t h l o w l e v e l a i r s t r e a m s w e s t o f t h e C M A o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . T h e s e c o n fl u e n c e a r e a s , s i m i l a r t o t h e E D C s y s t e m s , s u g g e s t u p p e r a n d l o w l e v e l c o l d / d r y f r o n t s ( B r o w n i n g a n d M o n k , 1 9 8 2 ; S h a p i r o a n d K e y s e r , 1 9 9 0 ) . 1 7 7 5 . 8 . 4 , S c h e m a t i c L D C A i r fl o w P a t t c r n s a t t + 2 4 . A s i n p r e v i o u s t i m e s t e p s , t h e d r y s t r e a m m a i n t a i n s a p r e d o m i n a n t l y c y c l o n i c c u r v a t u r e a c r o s s t h e M i s s i s s i p p i R i v e r v a l l e y ( F i g u r e 4 . 8 . 4 ) . T h e A M A h a s t r a n s l a t e d e a s t w a r d a n d e x p a n d e d d o w n t o t h e 3 0 0 K l e v e l . A s b e f o r e , t h e k a t a f r o n t s t r u c t u r e i s v e r y d i s t i n c t a n d t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t f r o m c e n t r a l K e n t u c k y - T e n n e s s e e a t t h e 3 0 0 K l e v e l t o t h e F l o r i d a p a n h a n d l e a t t h e 3 1 0 K l e v e l . T h e u p p e r f r o n t e x t e n d s f r o m a p p r o x i m a t e l y t h e 8 0 0 m b l e v e l o n t h e 3 0 0 K t o t h e 6 7 5 m b l e v e l o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e . C o m p o s i t e w i n d s p e e d s i n t h e A M A r e m a i n w e a k . B e l o w ( n e a r 9 2 5 m b ) a n d w e s t o f t h e k a t a f r o n t , a c o n fl u e n c e z o n e i s p r e s e n t o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . T h i s c o n fl u e n c e z o n e , a s s o c i a t e d w i t h b r a n c h i n g i n t h e d r y s t r e a m , m a y b e t h e u p p e r p o r t i o n o f a s u r f a c e c o l d f r o n t / d r y l i n e . A l t h o u g h a m b i g u o u s a t t i m e t + 1 2 , t h e C M A a t t i m e t + 2 4 i s d i s t i n c t ( F i g u r e 5 . 8 . 4 ) . T h i s a i r s t r e a m h a s e x p a n d e d d o w n w a r d t o t h e 2 9 5 K l e v e l a n d n o w r o t a t e s a r o u n d t h e c y c l o n e c e n t e r , d e s c e n d i n g i n t h e w e s t . C o n fl u e n c e b e t w e e n t h e C M A a n d d r y s t r e a m o c c u r s a t a p p r o x i m a t e l y 8 5 0 m b a c r o s s c e n t r a l T e n n e s s e e a n d K e n t u c k y . C o m b i n e d w i t h t h e c o n fl u e n c e a l o n g t h e u p p e r k a t a f r o n t , t h e p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y r e g i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e d r y s t r e a m o v e r r u n n i n g t h e C M A m a y b e a p r e f e r r e d a r e a f o r c o n v e c t i o n . V e r t i c a l s e p a r a t i o n b e t w e e n t h e A M A a n d C M A i n t h i s r e g i o n o f p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y i s a p p r o x i m a t e l y 7 5 m b . T h e m o i s t u r e p a t t e r n o n t h e 2 9 5 K i s e n t r o p i c s u r f a c e a p p e a r s t o b e l a r g e l y c o n t r o l l e d b y t h e c o n fi g u r a t i o n o f t h e C M A . I n g e n e r a l , t h e C M A o f t h e L D C s y s t e m s r e q u i r e d 1 2 a d d i t i o n a l h o u r s t o a c q u i r e c y c l o n i c c u r v a t u r e a n d d e s c e n t w e s t o f t h e c y c l o n e t h a n t h a t o f t h e E D C c a s e s . A l t h o u g h 1 7 8 t h e A M A o f t h e L D C s y s t e m s d o e s n o t e x t e n d a s f a r n o r t h a s t h a t o f t h e E D C s y s t e m s , t h e d r y s t r e a m , C M A a n d c o n fl u e n c e p a t t e r n s a r e q u i t e s i m i l a r f o r t h e t w o s t o r m t y p e s . T h e k a t a f r o n t s t r u c t u r e h a s a s t r o n g e r ” f o r w a r d - t i l t ” f o r t h e L D C s y s t e m s t h a n f o r t h e E D C c a s e s b y t i m e t + 2 4 . 5 . 8 5 , S c h c m a t i c L D C A i r fl o w a t t + 3 6 , T h e d r y s t r e a m i s m o r e m a r k e d l y ” b r a n c h e d " a t t i m e t + 3 6 t h a n f o r t h e p a s t t i m e p e r i o d s ( F i g u r e 5 . 8 . 5 ) . T h e A M A , i t s s p a t i a l e x t e n t n o w g r e a t l y r e d u c e d a n d s h i f t e d w e l l e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r , i s o n l y p r e s e n t o n t h e 2 9 5 K l e v e l . T h e c o n fl u e n c e s t r u c t u r e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A i s o n l y d i s c e r n a b l e n e a r 8 5 0 m b o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ; t h e k a t a f r o n t s t r u c t u r e i s n o l o n g e r e v i d e n t o n h i g h e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s . T h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e s h o w n o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e , p o s s i b l y a s s o c i a t e d w i t h t h e s u r f a c e c o l d f r o n t / d r y l i n e , r e m a i n s d i s t i n c t a n d i s l o c a t e d a t a p p r o x i m a t e l y 9 2 5 m b . T h e C M A n o w m o r e c l o s e l y r e s e m b l e C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ) c o l d c o n v e y o r b e l t i n t h a t o r i g i n a t e s l o w e r i n t h e t r o p o s p h e r e ( b e l o w 9 2 5 m b ) . H o w e v e r , t h e C M A c o n t i n u e s t o r o t a t e c y c l o n i c a l l y , r a t h e r t h a n a n t i c y c l o n i c a l l y , a s s u g g e s t e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) . A s t h e C M A d e s c e n d s w e s t o f t h e m i d - l e v e l c y c l o n e , i t m a y b e c o n t r i b u t i n g t o o c c l u s i o n o r t h e f o r m a t i o n o f a d r y s l o t . M o i s t u r e s h o u l d b e l i m i t e d b y t h e n e x t t i m e p e r i o d , a s s u g g e s t e d b y t h e r e d u c t i o n i n t h e s p a t i a l e x t e n t o f t h e A M A a n d t h e n o r t h w a r d s h i f t t o a n A t l a n t i c " f e t c h " f o r t h e C M A . 1 7 9 5 . . h m t i L D C A i r fl o w P a t t e r n s t t + 4 8 . T h e d r y s t r e a m i s t h e d o m i n a n t a i r s t r e a m b y t i m e t + 4 8 , e x h i b i t i n g b o t h c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c t u r n i n g t h r o u g h a d e e p l a y e r o f t h e t r o p o s p h e r e ( F i g u r e 5 . 8 . 6 ) . T h e A M A i s n o l o n g e r a n e f f e c t i v e f a c t o r i n c y c l o n e d e v e l o p m e n t , a s i t h a s a n e x t r e m e l y l i m i t e d s p a t i a l e x t e n t a n d i s l o c a t e d o f f t h e A t l a n t i c c o a s t . T h e C M A i s n o l o n g e r p r e s e n t . H o w e v e r , r e s i d u a l m o i s t u r e f r o m t h e t i m e t + 3 6 C M A c o n fi g u r a t i o n i s p r e s e n t o v e r M i c h i g a n . F i n a l l y , a l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e p e r s i s t s o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e a t a p p r o x i m a t e l y 9 5 0 m b . F i g u r e s 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d l s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 1 8 1 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d i g u r e s e s 5 . 2 . 3 a n d 5 . 2 . 4 . S a m e a s F K s u r f a c e s . F i g u r 3 0 0 s u r e 1 8 2 F i g u r e s 5 . 2 . 5 a n d 5 . 2 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 2 . 1 a n d 5 . 2 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . - s 1 8 3 F i g u r e 5 . 2 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d l s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s ' 1 ) . 1 8 4 \ A F i g u r e s 5 . 2 . 8 a n d 5 . 2 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . H m 3 9 0 K \ _ _ . \ A 1 8 5 F i g u r e s 5 . 2 . 1 0 a n d 5 . 2 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 2 . 8 a n d 5 . 2 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 9 0 K S u r f a c e s . 1 8 6 F i g u r e 5 . 2 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 5 . 2 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . F 1 0 1 ? 3 A ' " I A . , 1 C L 1 8 7 F i g u r e s 5 . 2 . 1 4 a n d 5 . 2 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 5 . 2 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 5 ; 1 3 1 6 1 a r e r e . 1 8 8 F i g u r e s 5 . 3 . 1 a n d 5 . 3 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . F i g ; 3 0 0 l 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 3 . 3 a n d 5 . 3 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 3 . 1 a n d 5 . 3 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d l u l l } 1 8 9 ' l I l ' 1 : ’ , : I I ’ l l l 2 9 5 K a n d F i g u r e s 5 3 5 a n d 5 . 3 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 3 . 1 a n d 5 . 3 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 0 K s u r f a c e s . C h i c 1 1 2 1 3 1 ] 1 9 1 F i g u r e 5 . 3 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m S “ ) . B i t e s 5 C I ‘ T l O n e S 1 9 2 F i g u r e s 5 . 3 . 8 a n d 5 . 3 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . B i l l ' s ! 3 9 . 1 K 1 9 3 F i g u r e s 5 . 3 . 1 0 a n d 5 . 3 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 3 . 8 a n d 5 . 3 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . 1 9 4 ; F l g m ' e 5 . 3 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t “ ' 0 - S O l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 4 ’ s " . F i g u r e 5 . 3 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r [ A t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . \ ‘ K \ x / " ’ W 1 9 5 F i g u r e s 5 . 3 . 1 4 a n d 5 . 3 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 5 . 3 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 4 . 1 a n d 5 . 4 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 1 9 7 F i g u r e s 5 . 4 . 3 a n d 5 . 4 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 4 . 1 a n d 5 . 4 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . 2 9 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 5 . 4 . 5 a n d 5 . 4 . 6 S a m e a s F i g u r e s 5 . 4 . 1 a n d 5 . 4 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d \ ~ ~ u \ \ “ s 1 9 8 1 9 9 l . l ? 1 1 ‘ " W a l O l I l 1 3 ' . 3 I l ' p ‘ _ ' c 1 fl ' I 3 s I I I ' I ‘ \ l \ ‘ s I ’ I I ~ ~ \ I ’ s I ‘ s ‘ I I ‘ I I ‘ . ” . . ~ Q ‘ I ’ I \ I I ’ I ‘ ‘ I _ I 1 ‘ x " ‘ 0 ‘ 2 v ' ‘ ‘ ’ - " ‘ . fi t I I ~ ‘ ’ I I ’ s I ‘ 0 t o - - ~ 0 I ' I 0 ' I ’ ‘ I ’ I I 0 ' * I l ' I o o ‘ - - . - ‘ p ’ ’ I ' - ‘ g - - , - o " ' 0 I O ’ 0 v I " o ’ , ’ o a . 0 ' I I ' o ’ I ’ o I 0 ' ’ ’ 8 ' , F i g u r e 5 . 4 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . ’ ” L w 7 7 K [ 2 0 0 \ V 0 fi ‘ w M ‘ f ‘ a F i g u r e s 5 . 4 . 8 a n d 5 . 4 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . H 3 ? 3 1 3 M 2 0 1 ' 1 F i g u r e s 5 . 4 . 1 0 a n d 5 . 4 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 4 . 8 a n d 5 . 4 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 0 2 b F i g u r e 5 . 4 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 5 . 4 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 0 3 F i g u r e s 5 . 4 . 1 4 a n d 5 . 4 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 5 . 4 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 2 0 4 F i g u r e s 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 2 0 5 F i g u r e s 5 . 5 . 3 a n d 5 . 5 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . 2 0 6 F i g u r e s 5 . 5 . 5 a n d 5 . 5 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 5 . 1 a n d 5 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . 2 0 7 - - - - - . . . . ~ ‘ ’ ” . ‘ - . . - - F i g u r e 5 . 5 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s " ) . 2 0 8 l . A v : 3 . F i g u r e s 5 . 5 . 8 a n d 5 . 5 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C Y e l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 2 0 9 F i g u r e s 5 . 5 . 1 0 a n d 5 . 5 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 5 . 8 a n d 5 . 5 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 1 0 K F i g u r e 5 . 5 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 5 . 5 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 1 1 U I . { 2 . F i g u r e s 5 . 5 . 1 4 a n d 5 . 5 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 5 . 5 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u l ‘ f a c e s . 2 1 2 ~ . _ _ , \ - - - - - - - , n e ‘ e — ‘ Q - u o ' . 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S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s I l l s ” ) . 2 1 6 . 0 0 F i g u r e s 5 . 6 . 8 a n d 5 . 6 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C Y C l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . ‘ K " ! . < 2 1 7 F i g u r e s 5 . 6 . 1 0 a n d 5 . 6 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 6 . 8 a n d 5 . 6 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 1 8 F i g u l ‘ e 5 . 6 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t ” ‘ 3 6 - S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 5 s t F i g u r e 5 . 6 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 1 9 \ m F i g u r e s 5 . 6 . 1 4 a n d 5 . 6 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 5 . 6 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . - 2 2 0 F i g u r e s 5 . 7 . 1 a n d 5 . 7 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 2 2 1 F i g u r e s 5 . 7 . 3 a n d 5 . 7 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 7 . 1 a n d 5 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . 2 2 2 F i g u l " 3 8 5 . 7 . 5 a n d 5 . 7 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 7 . 1 a n d 5 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d s u r f a c e s . 2 2 3 F i g u r e 5 . 7 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . F i g 2 2 4 F i g u r e s 5 . 7 . 8 a n d 5 . 7 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 2 2 5 < / ‘ " " " \ W y i n / > 0 ~ ‘ a x . / F i g u r e s 5 . 7 . 1 0 a n d 5 . 7 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 5 . 7 . 8 a n d 5 . 7 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . F l g m t + 4 8 f o r L ( P V U 2 2 6 a - . I . ' . ' . F i g u r e 5 . 7 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r L a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 5 . 7 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r I « a t e - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 2 7 F i g u r e s 5 . 7 . 1 4 a n d 5 . 7 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 5 . 7 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 2 2 8 F i g u r e 5 . 8 . 2 . A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c f o r L D C C o m p o s i t e s a t T i m e t + 0 . T h e d r y s t r e a m i s s h o w n b y b r o a d b l a c k a r r o w s ; t h i n d a s h e d a r r o w s r e p r e s e n t t h e a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( A M A ) ; n a r r o w s o l i d a r r o w i s t h e c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( C M A ) ; n a r r o w j a g g e d l i n e s a r e z o n e s o f c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A ( l o c a t e d h i g h e r i n t h e t r o p o s p h e r e t o t h e e a s t ) ; n a r r o w l i n e s e g m e n t i s t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d C M A ; b r o a d l i n e i s t h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e . 2 2 9 “ — 6 — F i g u r e 5 . 8 . 3 . S a m e a s F i g u r e 5 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 1 2 . l : i u [ r f é @ 9 ‘ . 5 : ! 1 W F i g u r e 5 . 8 . 6 . S a m e a s F i g u r e 5 . 8 . 2 , e x c e p t f o r t + 4 8 . C h a p t e r 6 N O N - D E V E L O P I N G C O L O R A D O C Y C L O N E S 6 . 1 . I n t r o d u c t i o n . N o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( N D C s ) d i d n o t u n d e r g o a p r e s s u r e f a l l o f 4 m b o r g r e a t e r f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s ( i . e . , t i m e t + 0 ) . T h e s e s y s t e m s s a t i s fi e d t h e c y c l o n e d e fi n i t i o n ( i . e . , c l o s e d 4 m b i s o b a r w i t h i n t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ) a n d t h e n m a i n t a i n e d t h e i r s t r e n g t h o r w e a k e n e d t h e r e a f t e r . N o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s c o m p r i s e t h e l a r g e s t p r o p o r t i o n o f t h e c o l d - s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s a m p l e , 4 9 p e r c e n t o r 2 4 c a s e s . T h e m o n t h l y d i s t r i b u t i o n w a s : N o v e m b e r , 4 c a s e s ; D e c e m b e r , 2 c a s e s ; J a n u a r y , 4 c a s e s ; F e b r u a r y , 3 c a s e s ; a n d M a r c h , 1 1 c a s e s . T h e o r g a n i z a t i o n o f t h i s c h a p t e r i s s i m i l a r t o t h a t f o r C h a p t e r s 4 a n d 5 . A n a d d i t i o n a l s e c t i o n h a s b e e n a d d e d d i s c u s s i n g t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e n o n - d e v e l o p i n g a n d d e v e l o p i n g c y c l o n e s . 6 . 2 . P r e c y c l o g e n s s i s ( t - 1 2 ) . A s w a s t h e c a s e f o r t h e o t h e r c y c l o n e t y p e s , a s h o r t w a v e t r o u g h i s e v i d e n t o v e r t h e w e s t e r n U S . o n t h e 3 1 5 a n d 3 1 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 6 . 2 . 1 a n d 6 . 2 . 2 ) . N o r t h w e s t e r l y a i r fl o w g e n t l y d e s c e n d s t h r o u g h a 5 0 m b l a y e r o f t h e a t m o s p h e r e u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s b e f o r e c u r v i n g c y c l o n i c a l l y n o r t h w a r d ( F i g u r e 6 . 2 . 1 a n d 6 . 2 . 2 ) . T h e s h o r t w a v e t r o u g h f o r t h e N D C c a s e s m o r e c l o s e l y r e s e m b l e s t h a t f o r t h e E D C c a s e s i n 2 3 3 2 3 4 t e r m s o f d e g r e e o f c u r v a t u r e , l o c a t i o n o f t h e t r o u g h a x i s a n d t h e o r i e n t a t i o n o f t h e t r o u g h a x i s ( i . e . , n e g a t i v e l y - t i l t e d ) c o m p a r e d t o t h e t r o u g h e v i d e n t f o r t h e L D C c a s e s , w h i c h i s l o c a t e d s l i g h t l y f a r t h e r w e s t a n d h a s a p o s i t i v e t i l t a t t i m e t - 1 2 . T h e i s o t a c h p a t t e r n f o r t h e 3 1 5 K s u r f a c e i n d i c a t e s t h a t t h e s t r o n g e s t r e l a t i v e w i n d s p e e d s ( > 2 0 m s ' 1 ) a r e l o c a t e d o f f t h e w e s t c o a s t a n d o v e r t h e G r e a t L a k e s / O h i o R i v e r V a l l e y ( F i g u r e 6 . 2 . 7 ) . T h e s e w i n d m a x i m a a r e s i m i l a r t o t h e w i n d m a x i m a f o r t h e E D C s y s t e m s i n t e r m s o f t h e i r l o c a t i o n a n d c o n f i g u r a t i o n , i n c l u d i n g t h e " n o s e ” o f t h e u p s t r e a m m a x i m u m w h i c h w a s n o t p r e s e n t f o r t h e L D C c o m p o s i t e s . H o w e v e r , t h e s p e e d s o f t h e w i n d m a x i m a a r e s m a l l e r t h a n t h o s e f o r t h e E D C e v e n t s , a l t h o u g h c o m p a r a b l e t o t h e s p e e d s o n t h e L D C c o m p o s i t e s . L a r g e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s f o r t h e N D C s y s t e m s a n d t h o s e f o r t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s a r e e v i d e n t o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 2 . 3 ) . A p r o n o u n c e d a n t i c y c l o n e i s e v i d e n t o v e r n o r t h e a s t T e x a s . T h e a n t i c y c l o n e e v i d e n t o n t h e E D C c o m p o s i t e s f o r t h i s l e v e l i s n o t w e l l - d e fi n e d a n d i s l o c a t e d m u c h f a r t h e r w e s t . A n a n t i c y c l o n e i s n o t e v i d e n t f o r t h e L D C c a s e s . A n a n t i c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g a i r s t r e a m ( A M A ) , o r i g i n a t i n g a s a i r fl o w a r o u n d t h i s a n t i c y c l o n e i s a l r e a d y e v i d e n t a t t i m e t - 1 2 o n t h e 3 0 5 K c o m p o s i t e s f o r t h e N D C c a s e s . T h i s a i r s t r e a m t r a v e r s e s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o , t u r n s n o r t h w a r d , r i s i n g t h r o u g h a l a y e r 2 0 0 m b d e e p a n d e x t e n d s n o r t h w a r d i n t o N e b r a s k a b e f o r e t u r n i n g e a s t w a r d . T h e i m p l i c a t i o n o f t h i s a i r s t r e a m i s t h a t b y t i m e t - 1 2 m o i s t u r e i s a l r e a d y b e i n g t r a n s p o r t e d i n t o a n d d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . A s i m i l a r a i r s t r e a m d i d n o t o c c u r u n t i l t i m e t + 0 f o r t h e E D C c a s e s a n d t i m e t + 1 2 f o r t h e L D C c a s e s . A n u p p e r l e v e l c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e d r y d e s c e n d i n g fl o w ( d r y 2 3 5 s t r e a m ) a n d t h e A M A i s d r a p e d a c r o s s t h e e a s t e r n p o r t i o n o f t h e c y c l o g e n e s i s z o n e ( F i g u r e 6 . 2 . 3 ) . A s i m i l a r c o n fl u e n c e z o n e i s n o t e v i d e n t f o r t h e o t h e r c y c l o n e c a t e g o r i e s . A n o t h e r m a j o r d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e n o n - d e v e l o p i n g a n d d e v e l o p i n g s y s t e m s i s f o u n d o n t h e s t r e a m l i n e c o m p o s i t e f o r t h e 3 0 0 K l e v e l ( F i g u r e 6 . 2 . 4 ) . W h e r e a s g e n e r a l l y e a s t e r l y o r n o r t h e a s t e r l y fl o w w a s d o m i n a n t f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , a C M A i s a l r e a d y e v i d e n t f o r t h e n o n - d e v e l o p i n g c a s e s . T h e C M A i s n o t a p p a r e n t u n t i l t i m e t + 1 2 f o r t h e E D C s y s t e m s a n d t i m e t + 2 4 f o r t h e L D C s y s t e m s , s u g g e s t i n g t h a t t h e N D C s y s t e m s e x h i b i t a n a d v a n c e d s t a t e o f d e v e l o p m e n t . T h e c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g a i r s t r e a m o r i g i n a t e s a s a i r fl o w a r o u n d a n a n t i c y c l o n e i n e a s t e r n K a n s a s . I t d e s c e n d s e a s t o f t h e c y c l o n e o v e r w e s t e r n T e n n e s s e e a n d K e n t u c k y , t r a v e r s e s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o , b e g i n s t o a s c e n d o v e r n o r t h e r n N e w M e x i c o a n d e v e n t u a l l y t u r n s c y c l o n i c a l l y o v e r s o u t h e r n U t a h a n d d e s c e n d s . A d e f o r m a t i o n z o n e i s p r e s e n t o v e r n o r t h w e s t N e w M e x i c o . T h i s c o n f i g u r a t i o n s u g g e s t s t h a t a s u r f a c e l o w i s l o c a t e d n e a r n o r t h e r n A r i z o n a , e v e n t h o u g h a c l o s e d i s o b a r i s n ’ t p r e s e n t o n t h e N a t i o n a l M e t e o r o l o g i c a l C e n t e r s u r f a c e a n a l y s e s . S i m i l a r t o t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s , e a s t e r l y a i r fl o w d o m i n a t e s o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 6 . 2 . 5 a n d 6 . 2 . 6 ) , a s c e n d i n g a n d j o i n i n g t h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n n e a r t h e s o u t h w a r d e x t e n d i n g t o n g u e o f h i g h a b s o l u t e v o r t i c i t y ( F i g u r e 6 . 2 . 1 2 ) . O n e d i f f e r e n c e , h o w e v e r , i s t h e s t r o n g c o n fl u e n c e z o n e e v i d e n t o n t h e N D C c o m p o s i t e f o r t h e 2 9 5 K l e v e l . T h i s c o n fl u e n c e s t r e t c h e s f r o m s o u t h w e s t A r i z o n a i n t o s o u t h e r n m o s t C a l i f o r n i a ( F i g u r e 6 . 2 . 5 ) . I n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e , t h e m o i s t u r e p a t t e r n , a s s h o w n b y m a p s o f 2 3 6 a c t u a l m i x i n g r a t i o ( F i g u r e s 6 . 2 . 8 , 6 . 2 . 9 , 6 . 2 . 1 0 a n d 6 . 2 . 1 1 ) , i s i n d i c a t i v e o f e a r l y m o i s t u r e t r a n s p o r t f r o m t h e G u l f o f M e x i c o . M i x i n g r a t i o l i n e s b u l g e n o r t h w e s t w a r d a c r o s s t h e G r e a t P l a i n s , a l t h o u g h r e l a t i v e l y d r y a i r ( 2 g / k g ) r e m a i n s p o s i t i o n e d o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a b o v e 7 0 0 m b ( F i g u r e 6 . 2 . 8 ) . M o i s t u r e i n c r e a s e s , a s e x p e c t e d , t o w a r d t h e s u r f a c e . N e a r s u r f a c e m i x i n g r a t i o v a l u e s o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( 4 - 5 g / k g ) a r e m o r e m o i s t t h a n t h o s e f o r t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s p r i o r t o c y c l o g e n e s i s . N o t e t h a t m o i s t u r e l i f t e d b y t h e s o u t h e a s t e r l y s t r e a m o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e h a s o v e r r u n d r y l o w e r - l e v e l a i r s o u t h o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n ( F i g u r e s 6 . 2 . 9 a n d 6 . 2 . 1 0 ) . F o r t h e N D C s y s t e m s , I P V v a l u e s 2 4 P V U a r e c o n fi n e d n o r t h o f t h e U S . - C a n a d a b o r d e r . I s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y p a t t e r n s f o r t h e u p p e r a n d m i d - t r o p o s p h e r e i n d i c a t e a d e p r e s s i o n o f t h e t r o p o p a u s e i n t h e n o r t h w e s t U . S . ( F i g u r e s 6 . 2 . 1 3 , 6 . 2 . 1 4 a n d 6 . 2 . 1 5 ) . B a s e d o n t h e 2 P V U c r i t e r i o n , s t r a t o s p h e r i c a i r e x t e n d s d o w n w a r d t o t h e 4 5 0 m b l e v e l o v e r m u c h o f t h e n o r t h w e s t e r n U S . I n t e r m s o f P V m a g n i t u d e a n d t h e a r e a l e x t e n t o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r , t h e c o m p o s i t e s f o r t h e N D C s y s t e m s a r e o n l y s l i g h t l y l e s s i m p r e s s i v e a t t i m e t - 1 2 t h a n t h o s e f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e t y p e s . I t a p p e a r s t h a t e v e n N D C s y s t e m s r e c e i v e s u b s t a n t i a l i n p u t o f s t r a t o s p h e r i c a i r p r i o r t o c y c l o g e n e s i s . 6 . 3 . C y c l o g e n e s i s ( t + 0 ) . T h e s t r e a m l i n e m a p s f o r t h e u p p e r t r o p o s p h e r e ( i . e . , 3 1 5 a n d 3 1 0 K s u r f a c e s ) i n d i c a t e i n c r e a s e d c y c l o n i c c u r v a t u r e o f t h e w e s t e r n t r o u g h ( F i g u r e s 6 . 3 . 1 a n d 6 . 3 . 2 ) . D e s c e n t o c c u r s w e s t o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n w h i l e w e a k a s c e n t i s n o w o c c u r r i n g o v e r a b r o a d a r e a t o t h e e a s t . I n c o n t r a s t , l i t t l e o r n o a s c e n t i s e v i d e n t a t t i m e t + 0 f o r t h e 2 3 7 d e v e l o p i n g c y c l o n e s . T h e t r o u g h a x i s , w h i c h h a s a s t r o n g n o r t h w e s t - s o u t h e a s t o r i e n t a t i o n , h a s t r a n s l a t e d e a s t w a r d a n d i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t t h a n t h e t r o u g h a x i s a t t i m e t + 0 f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . C o m p o s i t e i s o t a c h p a t t e r n s i n d i c a t e a j e t s t r e a k ( > 2 0 m s " ) e x t e n d i n g o n s h o r e f r o m s o u t h e r n C a l i f o r n i a i n t o w e s t e r n N e w M e x i c o a n d a s e c o n d w i n d m a x i m u m ( 2 5 m s “ ) l o c a t e d d o w n s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n ( F i g u r e 6 . 3 . 1 2 ) o v e r t h e e a s t e r n G r e a t L a k e s ( F i g u r e 6 . 3 . 7 ) . B o t h s p e e d m a x i m a h a v e i n t e n s i fi e d s l i g h t l y d u r i n g t h e p r e v i o u s 1 2 h o u r s , i n r e s p o n s e t o s t r o n g e r m i d - t r o p o s p h e r i c t h e r m a l g r a d i e n t s a r i s i n g f r o m d o w n s l o p e a d v e c t i o n o f c o l d a i r w e s t o f s h o r t w a v e t r o u g h a x i s . I n c o m p a r i s o n t o t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , t h e w i n d m a x i m a , e s p e c i a l l y t h e u p s t r e a m m a x i m u m , a r e w e a k e r f o r t h e N D C c a s e s . A l s o , t h e " n o s e ” o f t h e u p s t r e a m j e t h a s a d v a n c e d s l i g h t l y f a r t h e r e a s t t h a n o n t h e d e v e l o p i n g c o m p o s i t e s . A s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , w e s t w a r d - t i l t i n g c l o s e d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n i s p r e s e n t f o r t h e N D C c a s e s o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 6 . 3 . 3 a n d 6 . 3 . 4 ) . W e s t o f t h i s c l o s e d c i r c u l a t i o n , u p p e r t r o p o s p h e r i c a i r d e s c e n d s a n d b i f u r c a t e s i n t o c y c l o n i c a n d a n t i c y c l o n i c a i r s t r e a m s . T h e c y c l o n i c " b r a n c h ” b e g i n s t o a s c e n d o v e r a n d t o t h e e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . N o t e a l s o t h e d i f fl u e n c e o f t h i s a i r fl o w n o r t h o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e c y c l o n i c ” b r a n c h " f o r m s t h e w e s t e r n c o m p o n e n t o f a c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n i t a n d a s o u t h w e s t e r l y a s c e n d i n g a i r s t r e a m . T h e s o u t h w e s t e r l y a i r s t r e a m ( A M A ) , p a r t o f t h e a i r fl o w a r o u n d t h e m i d - t r o p o s p h e r i c a n t i c y c l o n e s e e n a t t h e p r e v i o u s m a p t i m e , i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t a n d h a s a g r e a t e r n o r t h w a r d e x t e n t t h a n s i m i l a r A M A s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , p a r t i c u l a r l y t h e E D C c a s e s . T h e A M A f o r t h e N D C c a s e s 2 3 8 h a s a c o n s i d e r a b l e f e t c h a c r o s s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o b e f o r e t u r n i n g n o r t h w a r d a n d a s c e n d i n g . T h e k e y f e a t u r e o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 3 . 4 ) i s a s o u t h e a s t e r l y c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g a i r s t r e a m ( C M A ) . S i m i l a r f e a t u r e s w e r e a l s o p r e s e n t o n t h i s s u r f a c e a n d a t t h i s t i m e p e r i o d f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . H o w e v e r , t h e C M A f o r t h e N D C c a s e s e x p e r i e n c e s m o r e p r o n o u n c e d c y c l o n i c c u r v a t u r e a n d g r e a t e r d e s c e n t w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r c o m p a r e d t o t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s , e s p e c i a l l y t h e L D C c a s e s . A l s o , t h i s a i r s t r e a m o r i g i n a t e s f u r t h e r s o u t h a n d h a s a g r e a t e r f e t c h o v e r t h e G u l f o f M e x i c o c o m p a r e d t o t h e C M A s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . A i r s t r e a m s o n t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s i n d i c a t e a v e r t i c a l d i s c o n t i n u i t y i n w i n d d i r e c t i o n ( a s d e s c r i b e d b y G o l d i n g , 1 9 8 4 ) , w i t h w e s t e r l y r e l a t i v e - fl o w i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 6 . 3 . 3 a n d 6 . 3 . 4 ) o v e r l y i n g e a s t e r l y r e l a t i v e fl o w ( F i g u r e 6 . 3 . 5 a n d 6 . 3 . 6 ) n o r t h o f t h e O h i o v a l l e y . G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e i s a v a i l a b l e v i a t h e A M A o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 3 . 3 ) a n d t h e C M A o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 3 . 4 ) . T h i s m o i s t u r e t r a n s p o r t i s r e fl e c t e d i n t h e n o r t h w a r d e x t e n s i o n o f t h e b u l g e i n t h e m i d - t r o p o s p h e r i c m i x i n g r a t i o p a t t e r n s f o r t h e s e t w o s u r f a c e s ( F i g u r e 6 . 3 . 8 a n d 6 . 3 . 9 ) . S o u t h e a s t e r l y fl o w c o n t i n u e s t o a s c e n d t o w a r d t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n i n t h e l o w t r o p o s p h e r e , a s s h o w n b y t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 6 . 3 . 5 a n d 6 . 3 . 6 ) . T h e l o w l e v e l t h e r m a l g r a d i e n t h a s s t r e n g t h e n e d d u r i n g t h e p a s t 1 2 h o u r s , a l t h o u g h i t r e m a i n s c o n s i d e r a b l y w e a k e r t h a n t h e g r a d i e n t s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . C o l d a d v e c t i o n i s e v i d e n t u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n ( a s s h o w n b y t h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y c e n t e r o n F i g u r e 6 . 3 . 1 2 ) d u e t o d e s c e n d i n g n o r t h e r l y fl o w a c r o s s U t a h . T h e l o w l e v e l 2 3 9 c o n fl u e n c e z o n e o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 3 . 6 ) h a s a d v a n c e d e a s t w a r d s i n c e t i m e t - 1 2 . A l o w l e v e l m o i s t u r e t o n g u e i s s p r e a d i n g i n t o t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s ( F i g u r e 6 . 3 . 1 0 a n d 6 . 3 . 1 1 ) , d e s p i t e r e l a t i v e - w i n d a i r s t r e a m s o r i e n t e d n e a r l y p a r a l l e l t o t h e G u l f o f M e x i c o c o a s t l i n e ( F i g u r e s 6 . 3 . 5 a n d 6 . 3 . 6 ) . N o t e t h a t a l o n g t h e e x t r e m e s o u t h e r n G u l f c o a s t a v e r a g e m i x i n g r a t i o v a l u e s a r e s m a l l e r o n t h e 2 9 5 K ( F i g u r e 6 . 3 . 1 0 ) s u r f a c e w h e n c o m p a r e d t o t h e 3 0 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e 6 . 3 . 8 a n d 6 . 3 . 9 ) . T h i s c a n b e e x p l a i n e d b y t h e o r i e n t a t i o n o f l o w l e v e l s t r e a m l i n e s p a r a l l e l t o t h e G u l f , w h e r e a s t h e s t r e a m l i n e s h i g h e r i n t h e a t m o s p h e r e fl o w a c r o s s t h e G u l f c o a s t l i n e . U p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n ( F i g u r e 6 . 3 . 1 2 ) , s t r a t o s p h e r i c a i r h a s p e n e t r a t e d i n t o t h e c e n t r a l p l a i n s , a s s h o w n b y u p p e r t r o p o s p h e r i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y m a p s ( F i g u r e 6 . 3 . 1 3 , 6 . 3 . 1 4 a n d 6 . 3 . 1 5 ) . A p o t e n t i a l v o r t i c i t y m a x i m u m e x t e n d i n g s o u t h w a r d f r o m a h i g h - l a t i t u d e s t r a t o s p h e r i c p o o l h a s e l o n g a t e d i n t o t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . T h e 4 P V U i s o l i n e e x t e n d s a s f a r s o u t h a s t h e O k l a h o m a p a n h a n d l e . T h e b o u n d a r y o f t h e s t r a t o s p h e r i c p o o l d r a p e s a c r o s s t h e e a s t e r n e d g e o f t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s z o n e . T h e o r i e n t a t i o n o f t h e I P V " t r o u g h ” i s s u g g e s t i v e o f a n u p p e r l e v e l t r o u g h a x i s , w i t h a s l i g h t n o r t h w e s t - s o u t h e a s t o r i e n t a t i o n . N o i s o l a t e d s t r a t o s p h e r i c m a x i m a a r e a p p a r e n t o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e s o u t h o f t h e U . S . C a n a d a b o r d e r ( F i g u r e 6 . 3 . 1 5 ) , a s w e r e e v i d e n t f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t a l t h o u g h a d e p r e s s e d t r o p o p a u s e i s u n d o u b t e d l y p r e s e n t i n m o s t N D C c a s e s , t h e m a g n i t u d e o f t h e I P V m a x i m u m i s s m a l l e r t h a n t h a t f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . 2 4 0 6 . 4 . C y c l o g e n e s i s + 1 2 h o u r s ( t + 1 2 ) . T h e u p p e r t r o p o s p h e r i c r e l a t i v e - w i n d fi e l d i s v e r y s i m i l a r t o t h a t a t c y c l o g e n e s i s , w i t h t h e e x c e p t i o n t h a t t h e t r o u g h h a s t r a n s l a t e d s l i g h t l y e a s t w a r d ( F i g u r e 6 . 4 . 1 , 6 . 4 . 2 a n d 6 . 4 . 3 ) . A c l o s e d c y c l o n i c c e l l n o w e x t e n d s t o t h e 3 1 0 K s u r f a c e ( a p p r o x i m a t e l y 4 0 0 m b ) ( F i g u r e 6 . 4 . 2 ) . T h e t r o u g h o n t h e 3 1 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 4 . 1 ) h a s b e c o m e m o r e n e g a t i v e l y - t i l t e d c o m p a r e d t o t i m e t + 0 w h i l e a d v a n c i n g a h e a d o f t h e a x i s o f t h e c o l d d o m e . T h e c o m p o s i t e p a t t e r n s f o r t h e u p p e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e g e n e r a l l y s i m i l a r t o t h o s e f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s a t t i m e t + 2 4 . A n o t i c e a b l e d i f f e r e n c e i s t h e c o n s i d e r a b l y w e a k e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t f o r t h e N D C c a s e s c o m p a r e d t o t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , i n d i c a t i n g t h a t s l a n t w i s e m o t i o n i s w e a k e r f o r t h e N D C c a s e s . A l s o , a i r fl o w o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e a r o u n d a n a n t i c y c l o n e l o c a t e d i n s o u t h w e s t G e o r g i a i s m o r e p r o n o u n c e d f o r t h e N D C c a s e s t h a n f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . A c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e a s c e n d i n g r e t u r n fl o w a r o u n d t h e a n t i c y c l o n e a n d t h e r e c e n t l y d e s c e n d e d d r y a i r t o t h e w e s t i s e v i d e n t f r o m s o u t h e a s t L o u i s i a n a t o e a s t e r n T e n n e s s e e . T h e w e s t e r n j e t s t r e a k l o c a t e d o v e r N e w M e x i c o h a s w e a k e n e d t o 1 5 m s ‘ 1 ( F i g u r e 6 . 4 . 7 ) i n r e s p o n s e t o d e c r e a s e d c o l d a d v e c t i o n s i n c e t i m e t + 0 u p s t r e a m o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h a x i s ( F i g u r e s 6 . 4 . 1 , 6 . 4 . 2 a n d 6 . 4 . 3 ) . I n c o n t r a s t t o t h e E D C a n d L D C , t h e w e s t e r n w i n d m a x i m u m f o r t h e N D C c a s e s i s w e a k e r a n d d o e s n o t e x t e n d s a s d e e p l y i n t o t h e t r o p o s p h e r e , a s e x p e c t e d g i v e n t h e c o n s i d e r a b l y w e a k e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t f o r t h e N D C c a s e s . T h e a i r fl o w o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e a t t i m e t + 1 2 ( F i g u r e 6 . 4 . 3 ) i s s i m i l a r t o t h a t f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , e s p e c i a l l y t h e E D C s y s t e m s . T h e e a s t e r n p o r t i o n o f t h e m a p 2 4 1 i s d o m i n a t e d b y a i r fl o w a r o u n d a n a n t i c y c l o n e l o c a t e d o v e r w e s t e r n N o r t h C a r o l i n a . T h e A M A , w h i c h i s p a r t o f t h e r e t u r n fl o w a r o u n d t h e a n t i c y c l o n e , h a s a s i m i l a r l o c a t i o n a n d n o r t h e r n e x t e n t a s t h a t f o r t h e E D C s y s t e m s ( t h e a i r s t r e a m f o r t h e L D C s y s t e m s d i d n o t e x t e n d a s f a r n o r t h ) . A i r o r i g i n a t i n g o v e r t h e G u l f o f M e x i c o c o a s t l i n e u n d e r g o e s a s c e n t t h r o u g h a 2 0 0 m b l a y e r a s i t m o v e s e a s t o f t h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y c e n t e r ( F i g u r e 6 . 4 . 1 2 ) n o r t h w a r d t o t h e G r e a t L a k e s r e g i o n . I n g e n e r a l , s l a n t w i s e a s c e n t i s w e a k e r f o r t h e N D C c a s e s b e c a u s e o f t h e w e a k e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s ( i . e . , " fl a t ” t o p o g r a p h y o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s ) ( F i g u r e s 6 . 4 . 3 a n d 6 . 4 . 4 ) . T h e c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h i s a i r s t r e a m a n d t h e r e c e n t l y - d e s c e n d e d a i r t o t h e w e s t i s l o c a t e d u p s t r e a m o f t h e s i m i l a r c o n fl u e n c e z o n e o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e . C y c l o n i c a l l y - t u r n i n g s o u t h / s o u t h e a s t e r l y a i r fl o w ( t h e C M A ) i s a l s o e v i d e n t o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 4 . 5 ) . T h i s a i r s t r e a m d i s p l a y s m o r e c u r v a t u r e c o m p a r e d t o s i m i l a r a i r s t r e a m s f o r t h e d e v e l o p i n g c a s e s . T h e c o n fi g u r a t i o n o f t h e C M A s u g g e s t s t h e t r a n s p o r t o f m o i s t u r e f r o m t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o i n t o t h e c e n t r a l G u l f s t a t e s a n d n o r t h w a r d i n t o M i s s o u r i . A s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , e a s t e r l y fl o w d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h o f t h e c y c l o n e c e n t e r a n d n o r t h e a s t e r l y fl o w u p s t r e a m a r e d o m i n a n t o n t h e 2 9 0 K c o m p o s i t e ( F i g u r e 6 . 4 . 6 ) . L i t t l e m o i s t u r e t r a n s p o r t i s e x p e c t e d a s t h e s t r e a m l i n e s p a r a l l e l t h e G u l f o f M e x i c o c o a s t l i n e . M i x i n g r a t i o p a t t e r n s i n d i c a t e t h a t t h e m o i s t u r e t o n g u e h a s s p r e a d d o w n s t r e a m ( F i g u r e s 6 . 4 . 8 , 6 . 4 . 9 , 6 . 4 . 1 0 a n d 6 . 4 . 1 1 ) . T h e 3 0 0 ( F i g u r e 6 . 4 . 9 ) a n d 2 9 5 K ( F i g u r e 6 . 4 . 1 0 ) s u r f a c e s e x h i b i t a m o r e d r a m a t i c i n fl u x o f m o i s t u r e s i n c e t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d c o m p a r e d t o t h e m o i s t u r e c o m p o s i t e s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . T h e 5 g / k g 2 4 2 i s o l i n e h a s m o v e d n o r t h w a r d f r o m n o r t h e r n A r k a n s a s t o c e n t r a l M i s s o u r i , c o m p a r a b l e t o t h e l o c a t i o n f o r t h e E D C a n d L D C c a s e s . A l t h o u g h r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s f o r t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 4 . 1 1 ) d o n o t s u g g e s t a n " o p e n " G u l f o f M e x i c o , s t r e a m l i n e t r a j e c t o r i e s o n t h e s l i g h t l y h i g h e r 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 4 . 1 0 ) a p p e a r t o b e a d v e c t i n g m o i s t u r e o n s h o r e . T r a j e c t o r i e s o n t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s a l s o s u g g e s t t h a t l i m i t e d A t l a n t i c O c e a n m o i s t u r e i s a v a i l a b l e t o t h e s y s t e m ( F i g u r e s 6 . 4 . 5 a n d 6 . 4 . 6 ) . T h e s t r a t o s p h e r i c i n t r u s i o n , t h o u g h m a i n t a i n i n g s t r o n g I P V v a l u e s i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e , a p p e a r s t o b e d e c a y i n g ( e . g . , r e d u c e d v a l u e s a n d e x t e n t ) i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 6 . 4 . 1 3 , 6 . 4 . 1 4 a n d 6 . 4 . 1 5 ) . T h e h i g h e s t v a l u e s ( 4 P V U ) o c c u r o n l y a b o v e a p p r o x i m a t e l y 3 5 0 m b , w h i l e t h e b o u n d a r y o f s t r a t o s p h e r i c a i r ( a s s h o w n b y t h e 2 P V U c o n t o u r ) e x t e n d s i n t o w e s t e r n M i s s o u r i , I o w a a n d M i n n e s o t a a n d r e m a i n s a b o v e t h e 4 5 0 m b l e v e l . I P V m a x i m a f o r t h e E D C S a n d L D C s e x t e n d a s d e e p l y a s 5 5 0 m b a t t h i s t i m e . A p p a r e n t l y b o t h t h e d e p t h o f p e n e t r a t i o n a n d m a g n i t u d e o f t h e t r o p o p a u s e d e p r e s s i o n d i m i n i s h m o r e q u i c k l y f o r t h e N D C c a s e s , w h e r e a s d e v e l o p i n g c y c l o n e s a r e c h a r a c t e r i z e d b y l a r g e r a n d s t r o n g e r , a n d i n t h e c a s e o f t h e L D C c a s e s , p e r s i s t e n t s t r a t o s p h e r i c i n t r u s i o n s . 6 . 5 . C y c l o g e n e s i s + 2 4 ( t + 2 4 ) . A t t i m e t + 2 4 a m u c h w e a k e r t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i s e v i d e n t o n t h e 3 1 5 , 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s c o m p a r e d t o t h e g r a d i e n t s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( F i g u r e s 6 . 5 . 1 , 6 . 5 . 2 a n d 6 . 5 . 3 ) . A s a r e s u l t , s l a n t w i s e a s c e n t a n d d e s c e n t a r e w e a k e r f o r t h e N D C c a s e s . T h e s h o r t w a v e t r o u g h , e s p e c i a l l y o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e , a p p e a r s t o h a v e a 2 4 3 " n e u t r a l " o r e v e n p o s i t i v e t i l t . T h e r e t u r n c i r c u l a t i o n ( A M A ) a r o u n d a s o u t h e a s t e r n a n t i c y c l o n e o n t h e 3 1 0 k s u r f a c e i s m o r e s i m i l a r i n t e r m s o f i t s l o c a t i o n ( e . g . , F l o r i d a p a n h a n d l e t o w e s t e r n N o r t h C a r o l i n a ) a n d n o r t h e r n e x t e n t t o t h e s i m i l a r f e a t u r e f o r t h e E D C c y c l o n e s t h a n t o t h e L D C s y s t e m s . T h e r e t u r n c i r c u l a t i o n w a s n o t a s w e l l - d e fi n e d o n t h e L D C c o m p o s i t e . T h e c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h i s a s c e n d i n g a i r s t r e a m a n d r e c e n t l y d e s c e n d e d a i r fl o w t o t h e w e s t h a s a d v a n c e d o n l y s l i g h t l y e a s t w a r d s i n c e t i m e t + 1 2 . A b e l t o f e l e v a t e d w i n d s p e e d s i s a s s o c i a t e d w i t h t h e s t r o n g e s t t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s a n d z o n e s o f w a r m a n d c o l d a d v e c t i o n u p s t r e a m a n d d o w n s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s ( F i g u r e 6 . 5 . 7 ) . I n c o m p a r i s o n t o t h e E D C a n d L D C c o m p o s i t e s f o r t h i s t i m e p e r i o d , h o w e v e r , t h e u p p e r t r o p o s p h e r i c w i n d m a x i m u m f o r t h e N D C c a s e s i s c o n s i d e r a b l y w e a k e r a n d d o e s n o t e x t e n d a s d e e p l y i n t o t h e m i d d l e t r o p o s p h e r e . T h e w e a k e r j e t s t r e a k a n d t e n d e n c y f o r d e c r e a s i n g v e l o c i t i e s w i t h t i m e a r e i n r e s p o n s e t h e w e a k e r t h e r m a l g r a d i e n t s e v i d e n t t h r o u g h t h e t r o p o s p h e r e o n t h e N D C c o m p o s i t e s . T h e m o s t s t r i k i n g c h a n g e i n t h e 3 0 5 K a i r s t r e a m p a t t e r n s i n c e t i m e t + 1 2 i s t h e s o u t h w a r d a n d e a s t w a r d e x p a n s i o n o f t h e d r y a i r s t r e a m ( F i g u r e 6 . 5 . 3 ) . D i f fl u e n c e i n t h i s a i r s t r e a m i s p r e s e n t o v e r t h e G r e a t L a k e s . T h e A M A o n t h i s s u r f a c e i s n o w l i m i t e d t o t h e e x t r e m e s o u t h e a s t e r n U . S . A w e l l — d e fi n e d c o n fl u e n c e z o n e e x t e n d s f r o m t h e F l o r i d a p a n h a n d l e t o V i r g i n i a . T h e a i r s t r e a m p a t t e r n o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 5 . 4 ) r e s e m b l e s t h a t o f t h e 3 0 5 K s u r f a c e f r o m t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d e x c e p t t h a t t h e a s c e n d i n g A M A h a s t r a n s l a t e d s l i g h t l y e a s t w a r d . T h i s s i m i l a r i t y i n d i c a t e s t h a t t h e A M A h a s s u n k t o a l o w e r 2 4 4 i s e n t r o p i c l e v e l . I n a c t u a l i t y , t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s h a v e c h a n g e d t h e i r e l e v a t i o n d u e t o t h e w a r m a i r a d v e c t i o n e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e C M A , p r e v i o u s l y e v i d e n t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e , i s n o w l o c a t e d o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 5 . 5 ) . A s b e f o r e , t h i s a i r s t r e a m t r a v e r s e s t h e G u l f o f M e x i c o b e f o r e a s c e n d i n g e a s t a n d n o r t h e a s t o f t h e s u r f a c e c y c l o n e . S t r o n g d e s c e n t o c c u r s w e s t a n d s o u t h w e s t o f t h e s u r f a c e l o w . T h e c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e C M A a n d t h e d r y s t r e a m i s l o c a t e d c o n s i d e r a b l y w e s t o f t h e h i g h e r - l e v e l c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e A M A a n d t h e d r y s t r e a m . A t t h e 2 9 0 K l e v e l ( F i g u r e 6 . 5 . 6 ) , t h e c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e e a s t e r l y , w e a k l y a s c e n d i n g fl o w a n d d e s c e n d i n g w e s t e r l y fl o w h a s s h i f t e d e a s t w a r d s i n c e t i m e t + 1 2 i n t o e a s t e r n T e x a s . W h e r e a s f o r t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d s t h e c o m p o s i t e m i x i n g r a t i o m a p s s u g g e s t e d g r e a t e r n o r t h w a r d p e n e t r a t i o n o f m o i s t u r e f o r t h e N D C c a s e s c o m p a r e d t o t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , t h e t i m e t + 2 4 c o m p o s i t e s s u g g e s t m o r e l i m i t e d t r a n s p o r t ( F i g u r e 6 . 5 . 8 , 6 . 5 . 9 , 6 . 5 . 1 0 a n d 6 . 5 . 1 1 ) . H u m i d i t y v a l u e s n e a r t h e c y c l o n e c e n t e r ( s h o w n b y t h e a b s o l u t e v o r t i c i t y m a x i m u m i n F i g u r e 6 . 5 . 1 2 ) a r e a p p r o x i m a t e l y 2 g / k g s m a l l e r f o r t h e N D C c y c l o n e s . A n o t h e r n o t a b l e d i f f e r e n c e , a l s o s e e n a t t i m e t + 1 2 , i s t h e m u c h w e a k e r m o i s t u r e g r a d i e n t w e s t a n d s o u t h w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r o n t h e N D C c o m p o s i t e s . S t r a t o s p h e r i c a i r h a s b e g u n t o r e c e d e p o l e w a r d a n d u p w a r d ( F i g u r e s 6 . 5 . 1 3 , 6 . 5 . 1 4 a n d 6 . 5 . 1 5 ) . A s s h o w n b y t h e s t r u c t u r e o f t h e p o t e n t i a l v o r t i c i t y fi e l d t h e a i r w i t h i n t h e s t r a t o s p h e r i c i n t r u s i o n a p p e a r s t o b e t i l t i n g t o a s o u t h w e s t - n o r t h e a s t o r i e n t a t i o n . S t r a t o s p h e r i c v a l u e s e x t e n d n o d e e p e r t h a n 4 0 0 m b ; v a l u e s o f 2 P V U a r e c o n fi n e d n o r t h o f t h e N e b r a s k a b o r d e r o n t h e 3 1 0 K c o m p o s i t e ( F i g u r e 6 . 5 . 1 4 ) . G i v e n t h e d e c r e a s i n g v e r t i c a l m o t i o n s u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p o s i t i o n a n d t h e a p p a r e n t 2 4 5 w e a k e n i n g o f t h e I P V m a x i m u m , d o w n s l o p e a d v e c t i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r m a y b e h a v i n g a r e d u c e d e f f e c t o n s u r f a c e p r e s s u r e f a l l s . 6 . 6 . C y c l o g e n s s i s + 3 6 ( t + 3 6 ) . T h e u p p e r a n d m i d - t r o p o s p h e r i c t r o u g h i s b e c o m i n g s h e a r e d i n a s o u t h w e s t - t o - n o r t h e a s t o r i e n t a t i o n ( i . e . , p o s i t i v e - t i l t ) a t t i m e t + 3 6 ( F i g u r e s 6 . 6 . 1 , 6 . 6 . 2 , 6 . 6 . 3 , a n d 6 . 6 . 4 ) . T h i s o r i e n t a t i o n i s c o n s i s t e n t w i t h t h e e v o l u t i o n o f t h e o t h e r c y c l o n e t y p e s a n d w i t h a r e d u c t i o n i n w a v e a m p l i t u d e ( C a r l s o n , 1 9 9 1 ; S p e n c e r , 1 9 9 6 ) . C y c l o n i c c i r c u l a t i o n c e n t e r s o n t h e d i f f e r e n t i s e n t r o p i c s u r f a c e s a r e v e r t i c a l l y a l i g n e d t h r o u g h t h e t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 6 . 6 . 1 , 6 . 6 . 2 , 6 . 6 . 3 , 6 . 6 . 4 , 6 . 6 . 5 a n d 6 . 6 . 6 ) , r e d u c i n g t h e e f f e c t i v e n e s s o f t h e r m a l a n d v o r t i c i t y a d v e c t i o n s . T e m p e r a t u r e g r a d i e n t s f o r t h e N D C c a s e s r e m a i n w e a k e r t h a n t h e g r a d i e n t s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . E a s t o f t h e t r o u g h a x i s , a i r fl o w i s i n c r e a s i n g l y z o n a l a n d p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s , r e s u l t i n g i n a f u r t h e r r e d u c t i o n o f v e r t i c a l m o t i o n . T h e u p p e r l e v e l w i n d m a x i m u m i s n o w l o c a t e d e a s t o f t h e t r o u g h a x i s ( F i g u r e 6 . 6 . 7 ) . T h e s p e e d o f t h i s m a x i m u m ( 1 5 m s “ ) i s 5 m s ‘ 1 l e s s t h a n t h e s p e e d o f t h e w i n d m a x i m u m o n t h e E D C c o m p o s i t e a n d 1 0 m s ’ 1 l e s s t h a n t h e L D C m a x i m u m . A t t h e 3 0 5 a n d 3 0 0 K i s e n t r o p i c l e v e l s , t h e d r y s t r e a m i s d o m i n a n t . S i m i l a r t o t h e E D C c o m p o s i t e s , t h e A M A i s c o n fi n e d t o t h e e x t r e m e s o u t h e a s t e r n U . S . ( n o t e f o r t h e L D C c a s e s , t h e A M A , i f p r e s e n t , w a s l o c a t e d o f f t h e e a s t c o a s t ) . L o w e r i n t h e a t m o s p h e r e o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 6 . 5 ) , t h e A M A e x t e n d s f a r t h e r w e s t . A w e l l - d e fi n e d c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n i t a n d t h e r e c e n t l y - d e s c e n d e d a i r t o t h e w e s t s t r e t c h e s f r o m e a s t e r n T e n n e s s e e t o n o r t h e r n P e n n s y l v a n i a . T h e l o c a t i o n a n d 2 4 6 e x t e n t o f t h e A M A i s s i m i l a r t o t h e A M A o n t h e E D C c o m p o s i t e , b u t d i f f e r e n t f r o m t h e L D C a i r s t r e a m s . T h e A M A s h o w n o n t h e L D C c o m p o s i t e s i s l o c a t e d f a r t h e r e a s t a n d i s l e s s w e l l - d e fi n e d . U n l i k e p r e v i o u s m a p s t i m e s , t h e A M A o f t h e N D C s y s t e m s d o e s n o t t r a v e r s e t h e G u l f o f M e x i c o . T h e m a j o r s o u r c e o f m o i s t u r e i s n o w t h e A t l a n t i c O c e a n . T h e C M A i s l o c a t e d s o u t h o f t h e c e n t e r o f t h e s u r f a c e l o w , s u g g e s t i n g t h a t t h i s a i r s t r e a m m a y b e p a r t o f a s e c o n d a r y l o w d e v e l o p m e n t n e a r t h e ” t r i p l e p o i n t " ( i . e . , i n t e r s e c t i o n o f t h e c o l d , w a r m a n d o c c l u d e d f r o n t s ) . T h e o r i g i n o f t h i s a i r s t r e a m i s a l s o t h e A t l a n t i c O c e a n . T h u s , G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e i s ” c u t o f f " f r o m t h e N D C s b y t i m e t + 3 6 . M i x i n g r a t i o p a t t e r n s i n d i c a t e n o s i g n i fi c a n t i n c r e a s e s i n m o i s t u r e n o r t h w a r d o r d o w n s t r e a m o f t h e s t o r m c e n t e r ( F i g u r e s 6 . 6 . 8 , 6 . 6 . 9 , 6 . 6 . 1 0 a n d 6 . 6 . 1 1 ) . A s n o t e d f o r t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d s , m o i s t u r e d o e s n o t e x t e n d a s f a r n o r t h w a r d a n d t h e w e s t e r n G u l f c o a s t m o i s t u r e g r a d i e n t i s w e a k e r f o r t h e N D C c a s e s t h a n f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s . T h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y m a x i m u m i s p o s i t i o n e d o v e r t h e s o u t h e r n G r e a t L a k e s r e g i o n a t t i m e t + 3 6 ( F i g u r e 6 . 6 . 1 2 ) . S t r a t o s p h e r i c a i r i s r e t r e a t i n g d r a m a t i c a l l y b e l o w 4 0 0 m b ( F i g u r e s 6 . 6 . 1 3 , 6 . 6 . 1 4 a n d 6 . 6 . 1 5 ) . T h e s o u t h e r n e x t e n s i o n o f 4 P V U a i r h a s b r o a d e n e d a n d p i v o t e d i n t o a p o s i t i o n n o r t h o f L a k e S u p e r i o r ( F i g u r e s 6 . 6 . 1 3 ) . A d d i t i o n a l e v i d e n c e o f e q u a t o r w a r d w a v e - b r e a k i n g i s e v i d e n t o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 6 . 1 5 ) . A 2 P V U c u t o f f i s p r e s e n t o v e r t h e s t o r m c e n t e r s o u t h o f L a k e M i c h i g a n , w i t h t h e r e m a i n d e r o f t h e s t r a t o s p h e r i c I P V p o o l o n t h i s s u r f a c e w i t h d r a w i n g p o l e w a r d ( F i g u r e 6 . 6 . 1 4 ) . T h i s p o s i t i o n c o i n c i d e s w i t h t h e 9 0 0 m b a b s o l u t e v o r t i c i t y 2 4 7 m a x i m u m ( F i g u r e 6 . 6 . 1 2 ) , a n i n d i c a t o r t h a t c y c l o n i c c i r c u l a t i o n t h r o u g h t h e t r o p o s p h e r e h a s b e c o m e v e r t i c a l l y a l i g n e d ( i . e . , n o l o n g e r t i l t i n g w e s t w a r d ) . S u c h a l i g n m e n t s h o u l d r e d u c e t h e r o l e o f P V a d v e c t i o n i n t h e g e n e r a t i o n o f v e r t i c a l m o t i o n s b y r e d u c i n g u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e o v e r t h e s u r f a c e c o n v e r g e n c e z o n e , p r o m o t i n g ” f i l l i n g " o f t h e l o w p r e s s u r e s y s t e m . T h e 3 0 5 K s u r f a c e i s n e a r l y f e a t u r e l e s s w i t h r e s p e c t t o s t r a t o s p h e r i c I P V , w h i c h i s c o n fi n e d n o r t h o f t h e U . S . - C a n a d a b o r d e r ( F i g u r e 6 . 6 . 1 5 ) . 6 . 7 . C y c l o g e n e s i s + 4 8 ( t + 4 8 ) . T h e t h e r m a l p a t t e r n i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e ( F i g u r e s 6 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 ) i s n e a r l y z o n a l , w i t h s t r e a m l i n e s n e a r l y p a r a l l e l t o t h e i s o b a r s i n t h e r e g i o n o f t h e w e a k e n i n g c y c l o n e ( F i g u r e 6 . 7 . 1 2 ) . U p p e r l e v e l w i n d s h a v e w e a k e n e d i n t h e v i c i n i t y o f t h e c y c l o n e c e n t e r ( F i g u r e 6 . 7 . 7 ) . H o w e v e r , u p s t r e a m u p p e r l e v e l w i n d s h a v e s t r e n g t h e n e d ( n o t e t h e 2 0 m s ‘ 1 m a x i m u m i n n o r t h e a s t T e x a s ) . T h e t e m p e r a t u r e g r a d i e n t h a s w e a k e n e d i n t h e m i d d l e t r o p o s p h e r i c l e v e l s ( i . e . , 3 0 5 a n d 3 0 0 K s u r f a c e s ) a n d t h e r e l a t i v e w i n d c y c l o n i c c i r c u l a t i o n c e l l s a r e n o l o n g e r p r e s e n t o n a n y o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( F i g u r e s 6 . 7 . 3 a n d 6 . 7 . 4 ) . A s h o r t w a v e t r o u g h w i t h a l a r g e p o s i t i v e t i l t i s l o c a t e d o v e r t h e e a s t e r n G r e a t L a k e s . T h e A M A i s n o w e v i d e n t o n t h e 3 0 0 a n d 2 9 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e s 6 . 7 . 4 a n d 6 . 7 . 5 ) b u t i s l i m i t e d t o t h e e x t r e m e s o u t h e a s t e r n U n i t e d S t a t e s . O v e r t h e r e m a i n d e r o f t h e U . S . , d r y d e s c e n d i n g a i r i s d o m i n a n t . N o G u l f o f M e x i c o m o i s t u r e a p p e a r s t o b e t r a n s p o r t e d i n t o t h e e a s t e r n U . S . a t t i m e t + 4 8 . A l o w l e v e l s o u t h e a s t e r l y a i r s t r e a m r e m a i n s o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ( F i g u r e 6 . 7 . 6 ) . a l t h o u g h i t i s p o o r l y - d e fi n e d . T h i s a i r s t r e a m a s c e n d s w e a k l y a n d i s t r a n s p o r t i n g 2 4 8 A t l a n t i c m o i s t u r e e a s t w a r d . B y t i m e t + 4 8 t h e m i x i n g r a t i o p a t t e r n s h a v e r e v e r t e d t o t h e i r i n i t i a l , m o r e l a t i t u d i n a l d i s t r i b u t i o n , a n d t h e m o i s t u r e b u l g e i n d u c e d b y c y c l o n i c i n fl o w a n d s o u t h e r l y a i r fl o w h a s w e a k e n e d a n d m o v e d e a s t w a r d ( F i g u r e s 6 . 7 . 8 , 6 . 7 . 9 , 6 . 7 . 1 0 a n d 6 . 7 . 1 1 ) . D o w n s l o p e a d v e c t i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r i s n o l o n g e r c o n t r i b u t i n g t o c y c l o n e d e v e l o p m e n t , a s s h o w n b y u p p e r t r o p o s p h e r i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y p a t t e r n s ( F i g u r e s 6 . 7 . 1 3 , 6 . 7 . 1 4 a n d 6 . 7 . 1 5 ) a n d u p p e r t r o p o s p h e r i c s t r e a m l i n e p a t t e r n s ( F i g u r e s 6 . 7 . 1 , 6 . 7 . 2 a n d 6 . 7 . 3 ) . S t r a t o s p h e r i c I P V v a l u e s a r e c o n fi n e d a b o v e 3 5 0 m b ( F i g u r e s 6 . 7 . 1 3 , 6 . 7 . 1 4 a n d 6 . 7 . 1 5 ) . 6 . 8 . S c h e m a t i c A i r fl o w P a t t e r n s f o r t h e N o n - D e v e l o p i n g C y c l o n e s . A s f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , s c h e m a t i c s a r e p r e s e n t e d f o r e a c h t i m e s t e p r e p r e s e n t i n g t h e d r y s t r e a m , a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m , c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m a n d c o n fl u e n c e z o n e s . S y m b o l s f o r C h a p t e r s 4 a n d 5 a r e r e t a i n e d f o r r e p r e s e n t a t i o n o f t h e a i r s t r e a m s a n d c o n fl u e n c e p a t t e r n s . 6 . 8 . 1 S c h e m a t i c N D C A i r fl c w P a t t e r n s a t t - l 2 , A w e l l - d e fi n e d A M A i s p r e s e n t a c r o s s t h e c e n t r a l U . S . , o r i g i n a t i n g a r o u n d a m i d - t r o p o s p h e r i c a n t i c y c l o n e ( F i g u r e 6 . 8 . 1 ) . T h e p r e s e n c e a n d n o r t h w a r d e x t e n t o f t h i s s o u t h e r l y s t r e a m i s i n s t r i k i n g c o n t r a s t t o t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e p a t t e r n s a t t i m e t - 1 2 . N e i t h e r o f t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e c a t e g o r i e s m e r i t e d a s c h e m a t i c a t t i m e t - 1 2 d u e t o p o o r l y - d e f i n e d a i r s t r e a m s . T h e A M A i s d i s c e r n a b l e o n t h e 3 0 5 K s u r f a c e a n d p o s s i b l y 2 4 9 t h e 3 1 0 K s u r f a c e . C o n fl u e n c e i s o c c u r r i n g b e t w e e n t h e A M A a n d a c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g d r y s t r e a m t h a t t r a v e r s e s t h e w e s t e r n U . S . b e f o r e b r a n c h i n g s o u t h w a r d a c r o s s n o r t h e r n M e x i c o a n d n o r t h w a r d i n t o t h e c e n t r a l G r e a t P l a i n s . T h i s c o n fl u e n c e p a t t e r n t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t ( n o t e v i d e n t f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s u n t i l t i m e t + 1 2 o r t + 2 4 , s i m i l a r t o t h e k a t a f r o n t s t r u c t u r e s d e s c r i b e d b y S h a p i r o a n d K e y s e r ( 1 9 9 0 ) a n d o t h e r s . T h e A M A h a s a r a t h e r s h o r t f e t c h a c r o s s t h e G u l f o f M e x i c o b u t i s a d v e c t i n g m o i s t u r e t o w a r d t h e c e n t r a l U . S . T h e d r y s t r e a m o v e r r u n s l o w l e v e l m o i s t u r e i n e a s t T e x a s c r e a t i n g a z o n e o f p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y . T h e l o w l e v e l m o i s t z o n e i s e n h a n c e d b y t h e t r a j e c t o r y o f a w e l l - d e v e l o p e d C M A t h a t o r i g i n a t e s b e l o w 8 5 0 m b a n d m o v e s a l o n g t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o . T h e C M A , p o o r l y - d e fi n e d o r n o n - e x i s t e n t o n t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e c o m p o s i t e s , o c c u r s 7 5 m b d e e p e r t h a n t h e A M A o v e r n o r t h e r n M e x i c o . T h e m o i s t u r e p a t t e r n s f o r t h e N D C s y s t e m s a t t i m e t - 1 2 a r e m o r e a d v a n c e d t h a n f o r t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s ( e . g . , m o i s t u r e e v i d e n t f a r t h e r w e s t ) , i n a g r e e m e n t w i t h t h e c o n fi g u r a t i o n s o f t h e A M A a n d C M A . T h e C M A d e s c e n d s i n w e s t e r n U t a h a n d A r i z o n a . T h i s m a y b e t h e l o c a t i o n o f a s u r f a c e l o w m a d e a m b i g u o u s b y t o p o g r a p h y . I n e a s t e r n A r i z o n a , a c o n fl u e n c e z o n e i s e v i d e n t b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d t h e C M A . T h i s c o n fl u e n c e m a y b e a t r i g g e r i n g m e c h a n i s m f o r c o n v e c t i o n i n t h e p o s s i b l y p o t e n t i a l l y u n s t a b l e a i r i m m e d i a t e l y t o t h e e a s t . A s e c o n d c o n fl u e n c e z o n e l o c a t e d a p p r o x i m a t e l y a t t h e 8 2 5 m b l e v e l i s f o u n d u p s t r e a m o f t h e d i f fl u e n c e i n t h e d r y s t r e a m . T h i s c o n fl u e n c e z o n e m a y b e t h e i n i t i a t i n g m e c h a n i s m f o r a s u r f a c e c o l d f r o n t / d r y l i n e . 2 5 0 I n s u m m a r y , t h e N D C s c h e m a t i c a t t i m e t - 1 2 i s n o t i n d i c a t i v e o f i n c i p i e n t c y c l o n e d e v e l o p m e n t . R a t h e r , t h e e x i s t e n c e o f a w e l l - d e fi n e d A M A a n d C M A s u g g e s t t h a t d e v e l o p m e n t o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n h a s a l r e a d y o c c u r r e d , a l t h o u g h t h e s u r f a c e p r e s s u r e c r i t e r i o n f o r c y c l o g e n e s i s h a s n o t b e e n s a t i s fi e d . 6 . 2 . h m t i N D A i r fl w P a e r n s + . T h e A M A i s w e l l - d e fi n e d o n t h e 3 1 0 a n d 3 0 5 K l e v e l s a t t i m e t + 0 . A t i t s n o r t h e r n m o s t e x t e n t , t h e A M A t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y a n d c r o s s e s t h e s o u t h e r n G r e a t l a k e s r e g i o n ( F i g u r e 6 . 8 . 2 ) . T h e c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e A M A a n d t h e c y c l o n i c d r y s t r e a m t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t , i n d i c a t i v e o f a k a t a f r o n t , o v e r t h e s o u t h e r n M i s s i s s i p p i R i v e r V a l l e y . T h e z o n e o f c o n fl u e n c e o n t h e 3 1 0 K s u r f a c e o c c u r s n e a r t h e 6 5 0 m b l e v e l ; t h e 3 0 5 K c o n fl u e n c e i s l o c a t e d a t a b o u t 7 2 5 m b . T h e C M A o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e o r i g i n a t e s s o u t h o f t h e A M A o r i g i n , s o i t s h o u l d n o t b e r e g a r d e d a s a ” c o l d ” c o n v e y o r b e l t . T h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e C M A t u r n s c y c l o n i c a l l y a n d d e s c e n d s w e s t o f t h e s u r f a c e l o w . B o t h t h e A M A a n d C M A a r e d r a w i n g m o i s t u r e f r o m t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o a t t i m e t + 0 . A s t h e d r y s t r e a m o v e r r u n s t h e r e g i o n s o c c u p i e d b y t h e A M A a n d C M A , a b e l t o f p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y o c c u r s t h a t c o u l d b e t r i g g e r e d b y t h e c o n fl u e n c e z o n e s b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d b o t h m o i s t a i r s t r e a m s . I n a d d i t i o n , a l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e , p o s s i b l y a d e v e l o p i n g c o l d f r o n t o r d r y l i n e ( a s s u g g e s t e d b y G o l d i n g , 1 9 8 4 , a n d C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) , i s p r e s e n t i n s o u t h w e s t e r n T e x a s . 2 5 1 6 . 8 . 3 , S c h e m a t i c N D C A i r fl o w P a t t e r a s a t t + 1 2 , T h e A M A i s p r e s e n t o n t h e 3 1 0 a n d 3 0 5 K s u r f a c e s , m a i n t a i n i n g a k a t a f r o n t s t r u c t u r e a s i t s c o n fl u e n c e z o n e w i t h t h e d r y S t r e a m t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t ( F i g u r e 6 . 8 . 3 ) . T h e p o s i t i o n o f t h e A M A h a s s h i f t e d e a s t w a r d f r o m i t s l o c a t i o n a t t i m e t + 0 . T h e A M A o r i g i n a t e s o v e r t h e G u l f o f M e x i c o b e l o w 8 0 0 m b a n d t h e 3 0 5 K m o i s t u r e p a t t e r n i s i n s t r o n g a g r e e m e n t w i t h t h e A M A c o n fi g u r a t i o n f r o m t h e p r e v i o u s t i m e p e r i o d . T h e C M A i s d i s t i n c t o n t h e 3 0 0 K s u r f a c e . L i k e t h e A M A , t h e C M A o r i g i n a t e s o v e r t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o ( n o r t h o f t h e A M A l i m i t i n g s t r e a m l i n e ) . A s t h e C M A m o v e s b e n e a t h t h e A M A i n e a s t e r n T e x a s , t h e a i r s t r e a m s a r e v e r t i c a l l y s e p a r a t e d b y 1 0 0 m b . T h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e C M A w r a p s a r o u n d t h e s u r f a c e l o w . A s b e f o r e , t h e r e g i o n w h e r e t h e d r y s t r e a m o v e r r u n s t h e A M A a n d C M A s h o u l d b e c h a r a c t e r i z e d b y p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y . A p r o n o u n c e d c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e C M A a n d d r y s t r e a m l o c a t e d o v e r e a s t e r n O k l a h o m a m a y t r i g g e r c o n v e c t i o n a s i t t r a n s l a t e s i n t o t h e p o t e n t i a l l y u n s t a b l e e n v i r o n m e n t . T h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e u p s t r e a m o f t h e d i f fl u e n c e i n t h e d r y s t r e a m a l o f t i s n o w d i s t i n c t o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e . T h i s l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e m a y b e c o m e a d r y l i n e a s i t i s c o n t i n u e s t o d i v e r t m o i s t u r e a l o n g t h e a x i s o f d e f o r m a t i o n . . 4 S h i N D A i r fl P r + 2 4 T h e A M A i s e v i d e n t o n t h e 3 1 0 , 3 0 5 , a n d 3 0 0 K s u r f a c e s , i n d i c a t i n g t h a t i t h a s " s u n k " d o w n w a r d a s t h e e l e v a t i o n o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s a d j u s t s i n a n a r e a o f w a r m 2 5 2 a d v e c t i o n ( F i g u r e 6 . 8 . 4 ) . T h e k a t a f r o n t s t r u c t u r e i s q u i t e d i s t i n c t , e x t e n d i n g t h r o u g h a l a y e r 1 2 5 m b d e e p . W i t h t h e t r a n s l a t i o n o f t h e c y c l o n e c e n t e r , t h e A M A h a s s h i f t e d e a s t w a r d a n d i s p o s i t i o n e d c o n s i d e r a b l y e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r b y t i m e t + 2 4 . T h e d r y s t r e a m , d o m i n a t e d b y c y c l o n i c c u r v a t u r e , c o n t i n u e s t o o v e r r u n t h e C M A . T h e d r y s t r e a m i s c o n fl u e n t w i t h t h e C M A a t a p p r o x i m a t e l y 8 5 0 m b a c r o s s M i s s i s s i p p i a n d w e s t e r n T e n n e s s e e , c o n t i n u a l l y p r o d u c i n g a z o n e o f p o s s i b l e p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y o v e r t h e e a s t e r n U . S . A s t h e C M A c r o s s e s t h e s o u t h e r n G u l f s t a t e s , i t i s l o c a t e d a p p r o x i m a t e l y 1 0 0 m b n e a r e r t h e s u r f a c e t h a n t h e A M A . T h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e a t 9 0 0 m b h a s s h i f t e d e a s t w a r d i n t o e a s t e r n T e x a s , i m m e d i a t e l y u p s t r e a m o f t h e a n t i c y c l o n i c b r a n c h o f t h e d r y s t r e a m . 6 h i A i r fl w P e r + 6 T h e A M A l o c a t e d o n t h e 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 a n d 2 9 5 K l e v e l s , c o n t i n u e s t o s h i f t e a s t w a r d a n d b e c o m e s l e s s s p a t i a l l y e x t e n s i v e ( a l t h o u g h s t i l l e x t e n d i n g t o s o u t h e r n M a i n e ) ( F i g u r e 6 . 8 . 5 ) . T h e k a t a f r o n t f o r m e d b y t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d A M A i s q u i t e d i s t i n c t a n d s t r e t c h e s f r o m e a s t e r n T e n n e s s e e a n d W e s t V i r g i n i a a t 8 0 0 m b t o p e n i n s u l a r F l o r i d a a t 6 5 0 m b . T h e d r y s t r e a m h a s d e v e l o p e d a s i g n i fi c a n t a n t i c y c l o n i c ” b r a n c h ” b y t i m e t + 3 6 , p a r a l l e l t o a n d d o w n s t r e a m o f t h e 2 9 5 c o n fl u e n c e z o n e i n e a s t e r n T e x a s . I n t h i s r e g i o n t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d A M A , e x t e n d s t o n e a r t h e s u r f a c e ( 9 2 5 m b ) . T h e c y c l o n i c c u r v a t u r e o f t h e d r y s t r e a m h a s a c q u i r e d a p o s i t i v e t i l t . T h e C M A h a s s h i f t e d n o r t h w a r d , o r i g i n a t i n g o v e r t h e A t l a n t i c O c e a n a n d n o l o n g e r t r a v e r s i n g t h e G u l f o f M e x i c o . A s w i t h t h e A M A , t h e C M A o c c u r s l o w e r i n t h e 2 5 3 a t m o s p h e r e ( n o w l o c a t e d o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e ) . C o n fl u e n c e b e t w e e n t h e C M A a n d d r y s t r e a m n o l o n g e r a p p e a r s t o b e a f a c t o r a s a c o n v e c t i v e f o c u s m e c h a n i s m . I n a d d i t i o n , t h e a r e a o f p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y c a u s e d b y t h e C M A u n d e r r u n n i n g t h e d r y s t r e a m i s r e d u c e d i n a r e a f r o m p r e v i o u s t i m e p e r i o d s . 6 m i N D A i r fl w P r n s + 4 . T h e A M A i s o n l y e v i d e n t o n t h e 3 0 0 a n d 2 9 5 K s u r f a c e s ( F i g u r e 4 . 8 . 6 ) . T h e s p a t i a l e x t e n t o f t h e A M A i s c o n fi n e d t o t h e e x t r e m e e a s t c o a s t . T h e m o i s t u r e p a t t e r n o n t h e 2 9 5 K s u r f a c e s u g g e s t s t h a t l i m i t e d A t l a n t i c m o i s t u r e i s b e i n g t r a n s p o r t e d v i a t h e A M A a t t i m e t + 4 8 . C o n fl u e n c e b e t w e e n t h e A M A a n d d r y s t r e a m c o n t i n u e s t o m a i n t a i n a k a t a f r o n t s t r u c t u r e t h a t t i l t s f o r w a r d a c r o s s c e n t r a l F l o r i d a . T h e C M A o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e n o l o n g e r o c c u r s a s a d i s t i n c t a i r s t r e a m a t t + 4 8 a n d d o e s n o t e x h i b i t c y c l o n i c r o t a t i o n . T h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e o b s e r v e d o n t h e 2 9 0 K s u r f a c e h a s m o v e d i n t o L o u i s i a n a a n d i s f o u n d a t a p p r o x i m a t e l y t h e 9 0 0 m b l e v e l . 6 . 9 . D i f f e r e n c e s B e t w e e n N o n - D e v e l o p i n g a n d D e v e l o p i n g C y c l o n e s . A s d i s c u s s e d i n t h e r e l e v a n t s e c t i o n s o f t h e p r e c e d i n g t h r e e c h a p t e r s , d y n a m i c d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h o s e c y c l o n e s i d e n t i fi e d a s n o m d e v e l o p i n g c y c l o n e s ( N D C ) a n d t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s ( e a r l y - d e v e l o p i n g a n d l a t e - d e v e l o p i n g c y c l o n e s ) a r e e a s i l y d i s c e r n e d . O f s o m e c o n c e r n , h o w e v e r , i s t h e p r e c i s e t i m e o f t h e N D C c y c l o g e n e s i s . N o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s m a y b e s h o r t w a v e s t h a t u n d e r g o 3 I c e c y c l o g e n e s i s , b u t a r e o t h e r w i s e u n r e m a r k a b l e i n t e r m s o f b a r o c l i n i c d e v e l o p m e n t . A l t e r n a t e l y , b e c a u s e o f t h e 2 5 4 d e fi n i t i o n o f a c y c l o n e e m p l o y e d h e r e ( i . e . , t h e o c c u r r e n c e o f a c l o s e d s u r f a c e i s o b a r ) a n d b e c a u s e o f t h e p o t e n t i a l f o r t o p o g r a p h i c m a s k i n g o f l o w l e v e l p r e s s u r e f e a t u r e s , t h e N D C m a y b e s y s t e m s t h a t r e a c h m a t u r i t y w e s t o f t h e F r o n t R a n g e a n d a r e w e a k e n i n g b y t h e t i m e o f a r r i v a l i n t h e l e e . T h e s e c y c l o n e s m a y h a v e a c q u i r e d s o u t h e r l y fl o w i n r e s p o n s e t o I P V a d v e c t i o n a n d u p p e r l e v e l d i v e r g e n c e b e f o r e r e a c h i n g t h e m o u n t a i n l e e , d i s c o u r a g i n g w a r m a n d m o i s t a d v e c t i o n , a s d e m o n s t r a t e d b y t h e i m m e d i a t e o c c u r r e n c e o f t h e s o u t h e r l y s t r e a m a t t i m e t - 1 2 . A d d i t i o n a l s t u d y w i l l b e r e q u i r e d t o d e t e r m i n e t h e c o m p l e t e l i f e c y c l e o f t h e s e w a v e s . R e g a r d l e s s o f t h e o r i g i n a n d s t a g e o f d e v e l o p m e n t , t h e N D C s f a i l t o i n t e n s i f y a s l e e c y c l o n e s . T h e d y n a m i c f e a t u r e s d i s t i n g u i s h i n g t h e m f r o m t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s a r e s u m m a r i z e d a s f o l l o w s : a ) . T h e i n t r u s i o n o f s t r a t o s p h e r i c I P V i s w e a k e r f o r t h e E D C a n d L D C i n t e r m s o f e x t r e m e v a l u e s ( > 4 P V U a i r i s n o t p r e s e n t ) f o r m o s t o f t h e l i f e c y c l e f o r t h e N D C s y s t e m s . N o t e a g a i n , t h i s a s s e s s m e n t i s f o r t i m e t - 1 2 . I f t h e N D C s h a v e b e e n u n d e r g o i n g I P V a d v e c t i o n f o r 2 4 h o u r s ( c o n s i s t e n t w i t h t h e o c c u r r e n c e o f t h e s o u t h e r l y s t r e a m , t h e I P V v a l u e s m i g h t b e d i m i n i s h i n g b y t i m e t - 1 2 . R a t h e r a b r u p t l y , t h e o n s e t o f u p p e r l e v e l a s c e n d i n g m o t i o n s a s s o c i a t e d w i t h m a r k e d c y c l o n i c c u r v a t u r e r e d u c e s t h e e x t e n t a n d d e p t h o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r t h a t i s a v a i l a b l e . O f a l l t h e d y n a m i c c r i t e r i a , p e r h a p s t h e m o s t s t r i k i n g d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e I P V fi e l d s o f t h e N D C c o m p o s i t e s a n d t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s i s t h e s m a l l d u r a t i o n a n d d e g r e e o f d o w n w a r d a n d e q u a t o r w a r d p e n e t r a t i o n o f h i g h m a g n i t u d e I P V f o l l o w i n g o c c u r r e n c e o f a l e e s i d e c l o s e d i s o b a r . b ) M i d - a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c t h e r m a l g r a d i e n t s f o r t h e N D C s y s t e m s a r e a l s o 2 5 5 w e a k e r t h a n t h e i r d e v e l o p i n g c y c l o n e c o u n t e r p a r t s . C o n s e q u e n t l y , a t t e n d a n t u p p e r t r o p o s p h e r i c r e l a t i v e w i n d m a x i m a a r e c o n s i s t e n t l y w e a k f o r t h e N D C c a s e s . A g e o s t r o p h i c m o t i o n i n t h e t r a n s v e r s e c i r c u l a t i o n o f a n u p p e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k i n d u c e s l o w a n d m i d - l e v e l f r o n t e g e n e s i s ( U c c e l l i n i a n d J o h n s o n , 1 9 7 9 ; C a r l s o n , 1 9 9 1 ) . T h e N D C s y s t e m s a r e c h a r a c t e r i z e d b y w e a k e r j e t m a x i m a a n d t e m p e r a t u r e g r a d i e n t s t h a n t h o s e f o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s a t m o s t t i m e s d u r i n g t h e c y c l o n e l i f e c y c l e . A s a r e s u l t , t h e i s e n t r o p i c c o l d d o m e / w a r m d e p r e s s i o n i s n e v e r a s s t r o n g l y d e fi n e d , a n d v e r t i c a l m o t i o n s a r e w e a k e r . c ) A i r fl o w a p p e a r s i n i t i a l l y m o r e m a t u r e ( a s o u t h e r l y s t r e a m o r A M A o c c u r s e a r l i e r t h a n i n t h e d e v e l o p i n g c a s e s ) . A s a r e s u l t t h e t i m i n g o f I P V , t h e r m a l , a n d m o i s t u r e a d v e c t i o n s i s p o o r . T h e s o u t h e r l y s t r e a m , e s s e n t i a l f o r w a r m a n d m o i s t a d v e c t i o n , i s a c t i v e b e f o r e t h e s y s t e m r e a c h e s t h e l e e c y c l o g e n e s i s a r e a a n d r a p i d l y m o v e s a h e a d o f t h e l o c a t i o n o f t h e s u r f a c e l o w . A l t h o u g h s t r a t o s p h e r i c I P V i s p r e s e n t o v e r t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n a t H 2 a n d t + 0 , a s i n t h e d e v e l o p i n g c a s e s , t h e a t t e n d i n g m o i s t l o w l e v e l fl o w c a n n o t e f f e c t i v e l y r e a c h t h e c y c l o n e u n t i l i t f o r m s i n t h e l e e . d ) P o s i t i v e - t i l t ( s o u t h w e s t - n o r t h e a s t ) o f t h e s h o r t w a v e t r o u g h o c c u r s m o r e q u i c k l y w i t h t h e N D C c a s e s . T r o u g h s t h a t a c q u i r e t h i s o r i e n t a t i o n t e n d t o b e c o m e s t r e t c h e d ( c o l d a i r i s f o r c e d s o u t h w e s t w a r d a n d w a r m a i r i s f o r c e d n o r t h e a s t w a r d . T h u s , h e i g h t f a l l s a n d s u r f a c e v e r t i c a l m o t i o n s p r o v i d e d b y t h e r m a l a n d v o r t i c i t y a d v e c t i o n s t e n d t o o c c u r i n a n e l o n g a t e d b e l t , r a t h e r t h a n a f o c u s s e d a r e a . N o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s a r e a n i n t e r e s t i n g s u b s e t o f t h e c y c l o n e s a m p l e . A l t h o u g h t h e u p p e r l e v e l d y n a m i c s a r e s i m i l a r f o r a l l c y c l o n e t y p e s a t t i m e t + 0 , a s 2 5 6 s h o w n b y s t r a t o s p h e r i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y p a t t e r n s , t h e N D C s y s t e m s f a i l t o u n d e r g o s u r f a c e d e e p e n i n g i n t h e l e e o f t h e R o c k i e s . G i v e n t h e l a r g e p r o p o r t i o n o f C o l o r a d o c y c l o n e s t h a t w e r e c l a s s i fi e d a s N D C s y s t e m s , e v o l u t i o n o f c i r c u l a t i o n p a t t e r n s w e s t o f t h e F r o n t R a n g e i s a c o m m o n o c c u r r e n c e . T h i s r e s u l t s u g g e s t s t h a t v e r t i c a l S t r e t c h i n g i n t h e l e e o f t h e R o c k i e s d o e s n o t e n t i r e l y a c c o u n t f o r t h e f u r t h e r d e e p e n i n g o f a C o l o r a d o l e e c y c l o n e . R a t h e r , s o m e f a v o r a b l e c o m b i n a t i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r i n t r u s i o n , l o w l e v e l b a r o c l i n i c d e v e l o p m e n t , a n d i c e d e v e l o p m e n t a r e n e c e s s a r y f o r c o n t i n u e d i n t e n s i fi c a t i o n . 2 5 7 F i g u r e s 6 . 2 . 1 a n d 6 . 2 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t — 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . M u m m m m fi o m e b b . p u n e b b . m a n 8 E m fi o m F M . » 8 5 9 P M . 9 8 0 3 w e E n w o w W B E w o o W 2 1 8 2 . . m e w — = 8 e b e E a e b . e . m e a n 8 E m fi o m e b L u s e e b b . 9 8 3 : m a n S o b e e N 8 5 b 8 w @ 5 3 0 8 . 2 6 0 F i g u r e 6 . 2 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . 2 6 1 A / F i g u r e s 6 . 2 . 8 a n d 6 . 2 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - l 2 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 2 6 2 F i g u r e s 6 . 2 . 1 0 a n d 6 . 2 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 2 . 8 a n d 6 . 2 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 6 3 \ . \ \ F i g u r e 6 . 2 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s “ . F i g u r e 6 . 2 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t - l 2 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 6 4 \ F i g u r e s 6 . 2 . 1 4 a n d 6 . 2 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 6 . 2 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . m i n n o w e b b E a e b b . B e N E a B o W W o _ ~ e < o r < § = e w a g — E o n « b e W o w » ; " . 9 . Z e s t — U g o — o v g m 0 0 — 0 3 5 0 9 6 . 8 8 m " " + 9 m a z e : 3 » E d : 6 c h A 5 3 “ 3 5 : 8 9 2 0 5 fi n 8 5 3 9 2 5 ; 3 3 8 — 3 8 . 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 3 . 3 a n d 6 . 3 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 3 . 1 a n d 6 . 3 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d . . - . o . - . . . . ’ . g ; - . E w e — . 8 e b b E 5 e b . e . m e a n 8 3 9 : 8 e b b u s e e b b . a x o n ? m o m : 5 b o b W 8 5 b o o R 2 1 8 8 . 2 6 8 F i g u r e 6 . 3 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m S “ ) . 2 6 9 / F i g u r e s 6 . 3 . 8 a n d 6 . 3 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . - - - w w ‘ — a — u ‘ . 2 7 0 F i g u r e s 6 . 3 . 1 0 a n d 6 . 3 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 3 . 8 a n d 6 . 3 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 7 1 \ I F i g u r e 6 . 3 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 6 . 3 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 0 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 7 2 F i g u r e s 6 . 3 . 1 4 a n d 6 . 3 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 6 . 3 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 4 . 1 a n d 6 . 4 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . b u b r r ‘ r r t t n r l 3 9 : 8 e b b E a e b b . w a o 8 3 9 : 8 e b b B a e b b . 9 8 3 w e : E a b o w N 8 5 2 5 W « 5 8 8 . 2 7 5 F i g u r e s 6 . 4 . 5 a n d 6 . 4 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 4 . 1 a n d 6 . 4 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . 2 7 6 O I i - " " ‘ O ’ o ( Q a ' ~ ‘ . — . . O " 0 ' L A . “ o ' I I - I I fi I F i g u r e 6 . 4 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s ‘ l ) . n l A A A 2 7 7 ‘ \ F i g u r e s 6 . 4 . 8 a n d 6 . 4 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . \ \ 2 7 8 A \ ? f l - a a - 1 F i g u r e s 6 . 4 . 1 0 a n d 6 . 4 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 4 . 8 a n d 6 . 4 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 7 9 A F i g u r e 6 . 4 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 6 . 4 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 1 2 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 8 0 M W ' 1 I ; F i g u r e s 6 . 4 . 1 4 a n d 6 . 4 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 6 . 4 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 3 9 : 8 e b b B E e b b . b — b W 8 5 b 8 N 5 5 2 8 2 5 3 m a m a — 5 8 u s e ~ 8 6 » ; m o : 2 0 8 6 3 0 . 8 3 5 0 0 8 2 5 0 O w n — 0 : 8 m " n + b b . m e s a . 5 8 E d 3 8 9 5 A 5 3 “ 3 3 8 8 3 2 8 m 8 8 . 8 7 . 8 3 3 3 9 . 6 3 . 5 8 . 2 8 2 e \ " ~ s - - - ‘ F i g u r e s 6 . 5 . 3 a n d 6 . 5 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 5 . 1 a n d 6 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 5 . 5 a n d 6 . 5 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 5 . 1 a n d 6 . 5 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . 2 8 4 F i g u r e 6 . 5 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s ( m s “ ) . 2 8 5 l l " U I O . 0 F i g u r e s 6 . 5 . 8 a n d 6 . 5 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 2 8 6 _ W ' l ‘ , ( ' 1 I l l . N i s ' " F i g u r e s 6 . 5 . 1 0 a n d 6 . 5 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 5 . 8 a n d 6 . 5 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 8 7 x ' 3 . . F i g u r e 6 . 5 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 6 . 5 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 2 4 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 8 8 J V ; ? \ r a fi ' \ . 3 . F i g u r e s 6 . 5 . 1 4 a n d 6 . 5 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 6 . 5 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . s s F i g u r e s 6 . 6 . 1 a n d 6 . 6 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 2 9 0 F i g u r e s 6 . 6 . 3 a n d 6 . 6 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 6 . 1 a n d 6 . 6 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d 3 0 0 K s u r f a c e s . 2 9 1 F i g u r e s 6 . 6 . 5 a n d 6 . 6 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 6 . 1 a n d 6 . 6 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . w b ‘ \ ~ - ~ ‘ \ Q . - - ‘ \ \ \ ‘ I I l ‘ ‘ 1 9 t ’ 0 I , “ W . . . 0 " . s . W ~ . ‘ . ~ - - ' . . - o “ Q i . - - . - - - . 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' I ' I - c - C - - - . - I ' I . . . . . . . . . . . . ~ ‘ Q ’ I Q - ’ I A - ‘ v v v I T ‘ I I , A a I \ 2 9 3 . . f i x / p } ; - ~ - s . F f l r . — — - — : ~ ~ “ a - F — ‘ fi t \ \ K e n — s . 1 l h 1 ‘ . ‘ J F i g u r e s 6 . 6 . 8 a n d 6 . 6 . 9 . 3 0 5 K a n d 3 0 0 K M i x i n g R a t i o f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n g r a t i o ( g / k g ) . 2 9 4 h , . . 2 . F i g u r e s 6 . 6 . 1 0 a n d 6 . 6 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 6 . 8 a n d 6 . 6 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 2 9 5 > 1 3 / " ’ 7 . . . F i g u r e 6 . 6 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 4 ' s " . F i g u r e 6 . 6 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 3 6 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 2 9 6 F i g u r e s 6 . 6 . 1 4 a n d 6 . 6 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 6 . 6 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . 2 9 7 F i g u r e s 6 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 . 3 1 5 K a n d 3 1 0 K R e l a t i v e - W i n d S t r e a m l i n e s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d a r r o w s a r e r e l a t i v e - w i n d s t r e a m l i n e s . 2 9 8 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 3 0 5 K a n d F i g u r e s 6 . 7 . 3 - a n d 6 . 7 . 4 . S a m e a s F i g u r e s 6 3 0 0 K s u r f a c e s . F i g u r e s 6 . 7 . 5 a n d 6 . 7 . 6 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 7 . 1 a n d 6 . 7 . 2 , e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K s u r f a c e s . ’ . - . - - - - - - - - - - - - ' 3 0 0 W “ C 7 ~ l : i g u r e 6 . 7 . 7 . 3 1 5 K R e l a t i v e - W i n d I s o t a c h s a n d I s o b a r s f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o ( C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e i s o b a r s ( m b ) ; d a s h e d l i n e s a r e r e l a t i v e - w i n d i s o t a c h s m s " ) . 3 0 1 fl F i g u r e s 6 7 8 a n d 6 7 9 3 0 5 K . . a n d 3 0 0 K M i x ' R a ' . C Y C l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e a c t u a l m i x i n l g n g r a t i o n f g / f k o g N o n - D e v e l o p m g C o l o r a d o 3 0 2 F i g u r e s 6 . 7 . 1 0 a n d 6 . 7 . 1 1 . S a m e a s F i g u r e s 6 . 7 . 8 a n d 6 . 7 . 9 e x c e p t f o r t h e 2 9 5 K a n d 2 9 0 K S u r f a c e s . 3 0 3 F i g u r e 6 . 7 . 1 2 . 9 0 0 m b A b s o l u t e V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e a b s o l u t e v o r t i c i t y 1 0 ‘ s " . F i g u r e 6 . 7 . 1 3 . 3 1 5 K P o t e n t i a l V o r t i c i t y f o r N o n - D e v e l o p i n g C o l o r a d o C y c l o n e s a t t + 4 8 . S o l i d l i n e s a r e p o t e n t i a l v o r t i c i t y ( P V U ) . B o l d l i n e s i n d i c a t e s t r a t o s p h e r i c v a l u e s ( 2 2 P V U ) . 3 0 4 F i g u r e s 6 . 7 . 1 4 a n d 6 . 7 . 1 5 . S a m e a s F i g u r e 6 . 7 . 1 3 e x c e p t f o r t h e 3 1 0 K a n d 3 0 5 K s u r f a c e s . \ * / 3 0 5 “ ‘ - — ‘ - — — - — ’ F i g u r e 6 . 8 . 1 . A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c f o r N D C C o m p o s i t e s a t T i m e t - 1 2 . T h e d r y s t r e a m i s s h o w n b y b r o a d b l a c k a r r o w s ; t h i n d a s h e d a r r o w s r e p r e s e n t t h e a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( A M A ) ; n a r r o w s o l i d a r r o w i s t h e c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( C M A ) ; n a r r o w j a g g e d l i n e s a r e z o n e s o f c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A ( l o c a t e d h i g h e r i n t h e t r o p o s p h e r e t o t h e e a s t ) ; n a r r o w l i n e s e g m e n t i s t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d C M A ; b r o a d l i n e i s t h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e . F i g u r e 6 . 8 . 3 . S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 1 2 . 3 0 8 F i g u r e 6 . 8 . 4 . S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 2 4 . 3 1 0 F i g u r e 6 . 8 . 6 . S a m e a s F i g u r e 6 . 8 . 1 , e x c e p t f o r t + 4 8 . C h a p t e r 7 D I S C U S S I O N A N D C O N C L U S I O N S 7 . 1 . P r e f a c e . T h e o b j e c t i v e s o f t h i s d i s s e r t a t i o n w e r e t o : 1 ) d e s c r i b e a n d c o m p a r e t h e c o n fi g u r a t i o n a n d e v o l u t i o n o f a i r s t r e a m s f o r c o l d s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s o f t h r e e d e v e l o p m e n t a l t y p e s , 2 ) e v a l u a t e e x i s t i n g c o n c e p t u a l a i r fl o w m o d e l s a n d 3 ) s u m m a r i z e t h e c i r c u l a t i o n f e a t u r e s c o n t r i b u t i n g t o t h e d i f f e r e n t l i f e c y c l e s o f t h e d e v e l o p i n g v s . n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s . T h e a i r s t r e a m s t r u c t u r e a n d t h e e v o l u t i o n o f t h e c i r c u l a t i o n f e a t u r e s w e r e e x a m i n e d u s i n g a c o m p o s i t i n g m e t h o d o l o g y f o r C o l o r a d o s y s t e m s e x h i b i t i n g t h r e e b a s i c t y p e s o f d e v e l o p m e n t . E a r l y - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , t h o s e s y s t e m s t h a t e x p e r i e n c e d l a r g e s u r f a c e p r e s s u r e f a l l s w i t h i n t h e i n i t i a l 2 4 h o u r s f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s , w e r e c o m p a r e d a n d c o n t r a s t e d t o l a t e - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , s y s t e m s t h a t r e q u i r e d m o r e t i m e t o e s t a b l i s h s u b s t a n t i a l s u r f a c e p r e s s u r e f a l l s a n d i n t e n s i fi e d l a t e o r c o n t i n u a l l y d u r i n g t h e 4 8 - h o u r p e r i o d f o l l o w i n g c y c l o g e n e s i s . B o t h d e v e l o p i n g c y c l o n e t y p e s w e r e c o m p a r e d t o n o n - d e v e l o p i n g c y c l o n e s , s y s t e m s t h a t m e t t h e s u r f a c e c y c l o n e c r i t e r i a ( a s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 3 ) b u t d i d n o t e x p e r i e n c e s u r f a c e p r e s s u r e f a l l s > 4 m b w i t h i n 4 8 h o u r s a f t e r c y c l o g e n e s i s . A s c o m p a r i s o n s w e r e m a d e , s i m i l a r i t i e s a n d d i f f e r e n c e s b e t w e e n c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s t r u c t u r e s a n d c o n c e p t u a l m o d e l s o f t h e c y c l o n e l i t e r a t u r e b e c a m e a p p a r e n t 3 1 1 3 1 2 a n d a r e d i s c u s s e d b e l o w . I n t h i s c h a p t e r t h e m a j o r fi n d i n g s o f t h e d i s s e r t a t i o n a r e s u m m a r i z e d a n d d i s c u s s e d i n l i g h t o f t h e p r e v i o u s r e s e a r c h c o n c e r n i n g t h e a i r fl o w s t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n o f m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s . F o l l o w i n g t h i s , a m o d i fi e d c o n c e p t u a l m o d e l o f a i r fl o w i n C o l o r a d o c y c l o n e s , b a s e d o n t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y , i s p r e s e n t e d . T h i s m o d e l e x p a n d s o n p r e v i o u s l y - p r o p o s e d c o n c e p t u a l m o d e l s . N e x t , t h e l i m i t a t i o n s o f t h e r e s e a r c h a r e d i s c u s s e d , f o l l o w e d b y a d i s c u s s i o n o f t h e p o s s i b l e f u t u r e a v e n u e s o f r e s e a r c h . F i n a l l y , t h e p o t e n t i a l a p p l i c a t i o n s o f t h e r e s u l t i n t e a c h i n g a n d r e s e a r c h a r e r e v i e w e d . 7 . 2 . M a j o r F i n d i n g s . T h e m a j o r fi n d i n g s o f t h i s s t u d y a r e c o n c e r n e d w i t h 1 ) t h e e v o l u t i o n o f a i r s t r e a m s a n d c o n fl u e n c e z o n e s w i t h i n m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s a n d t h e s i m i l a r i t i e s a n d / o r d i f f e r e n c e s o f t h e s e f e a t u r e s w i t h p r e v i o u s l y - p r o p o s e d a i r s t r e a m a n d f r o n t a l m o d e l s , 2 ) t h e c o n t r i b u t i o n o f i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y t o t h e d e v e l o p m e n t o f C o l o r a d o c y c l o n e s , a n d 3 ) t h e i m p l i c a t i o n s o f a i r s t r e a m s f o r i n d u c i n g w a v e l i f e c y c l e s a s p r o p o s e d b y T h o r n c r o f t e t a l ( 1 9 9 3 ) . 7 . 2 , 1 , A i r s g m g . T h r e e p r i m a r y a i r s t r e a m s , t h e d r y s t r e a m , a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( A M A ) a n d t h e c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( C M A ) , w e r e i d e n t i fi e d i n t h i s s t u d y . B e l o w , t h e f e a t u r e s a n d e v o l u t i o n o f t h e s e a i r s t r e a m s a r e s u m m a r i z e d a n d c o m p a r e d t o a i r s t r e a m s d i s c u s s e d p r e v i o u s l y , i n c l u d i n g d r y s t r e a m s o r i n t r u s i o n s , w a r m c o n v e y o r b e l t s , p o l a r 3 1 3 f r o n t c o n v e y o r b e l t s , c o l d c o n v e y o r b e l t s a n d p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t s . T h e c h a r a c t e r i s t i c s o f c o n fl u e n c e z o n e s b e t w e e n t h e t h r e e p r i m a r y a i r s t r e a m s , t h e i r p o t e n t i a l c o n t r i b u t i o n f o r p r e c i p i t a t i o n a n d c l o u d f o r m a t i o n a n d t h e s i m i l a r i t i e s o f t h e s e c o n fl u e n c e z o n e s t o p r e v i o u s l y - d e s c r i b e d m o d e l s o f f r o n t a l s t r u c t u r e a r e a l s o d i s c u s s e d . 1 ) D r y S t r e a m . T h e d r y s t r e a m i s a n i n t e g r a l c o m p o n e n t o f a l l c y c l o n e t y p e s f r o m c y c l o g e n e s i s t o d i s s i p a t i o n . D u r i n g t h e i n i t i a l p h a s e o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t ( r o u g h l y t i m e s t - 1 2 a n d t + 0 ) , c o m p o s i t e a i r fl o w i s g e n e r a l l y d e s c e n d i n g a n d w e s t e r l y i n t h e u p p e r a n d m i d d l e t r o p o s p h e r e ( i . e . , 3 1 5 , 3 1 0 K s u r f a c e s ) , w h i l e e a s t e r l y o r n o r t h e a s t e r l y i s e v i d e n t i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e ( i . e . , 3 0 5 , 3 0 0 , 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ) . T h e w e s t e r l y , s i n k i n g fl o w i s p r e s e n t e v e n p r i o r t o c y c l o g e n e s i s a n d b e a r s a s t r o n g r e s e m b l a n c e t o t h e p r e v i o u s l y - d e s c r i b e d ” d r y s t r e a m ” o r ” d r y i n t r u s i o n ” ( G r e e n , 1 9 6 6 ; D a n i e l s e n , 1 9 6 6 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . A l t h o u g h M a s s a n d S c h u l t z ( 1 9 9 3 ) i n d i c a t e t h a t t h e a i r ” b e h i n d t h e c o l d f r o n t " h a s m u l t i p l e r e g i o n s o f o r i g i n a n d i s n o t a s s i m p l i s t i c a s t h e d r y s t r e a m s s u g g e s t e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) a n d B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) , t h e c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s p r e s e n t e d h e r e s u g g e s t t h a t t h e d e s c e n d i n g a i r u p s t r e a m o f t h e t r o u g h a x i s o r i g i n a t e s l a r g e l y i n t h e d r y u p p e r t r o p o s p h e r e a n d / o r l o w e r s t r a t o s p h e r e . T h e C o l o r a d o c y c l o n e d r y s t r e a m s e v i d e n t f o r t h e E D C , L D C a n d N D C c a s e s e x p e r i e n c e t h e s t r o n g e s t d e s c e n t s o u t h w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r . A l t h o u g h t h e d e p t h , p r e c i s e d i r e c t i o n a l i t y a n d b i f u r c a t i o n o f t h e d r y s t r e a m a r e f e a t u r e s t h a t v a r y t h r o u g h t i m e a n d a m o n g c y c l o n e t y p e s , m o s t c o m p o s i t e s t r e a m l i n e s a s s o c i a t e d w i t h t h e d r y s t r e a m a r e c y c l o n i c a l l y c u r v e d w i t h s o m e m i n o r a n t i c y c l o n i c " b r a n c h i n g ” t o t h e s o u t h . T h e a n t i c y c l o n i c b r a n c h i n g b e c o m e s a m o r e d o m i n a n t f e a t u r e 3 1 4 o f t h e a i r fl o w a s t h e c y c l o n e b e g i n s t o w e a k e n ( t y p i c a l l y t i m e s t + 3 6 a n d / o r t + 4 8 ) . B o t h C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) a n d T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) s u g g e s t t h a t t h e d e s c e n d i n g d r y fl o w i s m a r k e d b y b i f u r c a t i o n , f o r m i n g a n t i c y c l o n i c a n d c y c l o n i c ” b r a n c h e s " . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i n d i c a t e s t h a t d i f fl u e n c e i n t h e c y c l o n i c b r a n c h o f t h e d r y s t r e a m o v e r t h e c y c l o n e c e n t e r i s e x p e c t e d a s d r y a i r fl o w s a r o u n d r e g i o n s o f s a t u r a t e d a s c e n t a n d p r o v i d e d e v i d e n c e f o r d i f fl u e n c e o n t h e 3 1 3 a n d 3 0 5 K i s e n t r o p i c s u r f a c e s . A l t h o u g h e q u i v a l e n t p o t e n t i a l t e m p e r a t u r e s u r f a c e s w e r e n o t u s e d i n t h i s s t u d y ( t h u s c o m p a r i s o n s m u s t b e m a d e w i t h c a u t i o n ) , b o t h t h e d e v e l o p i n g a n d n o n - d e v e l o p i n g s y s t e m s e x h i b i t e d d i f fl u e n c e i n t h e v i c i n i t y o f t h e s u r f a c e c y c l o n e t h r o u g h t i m e t + 3 6 a n d a s l o w a s t h e 3 0 0 K i s e n t r o p i c s u r f a c e ( T a b l e 7 . 2 . 1 ) . T h e h e i g h t o f t h e e a s t e r n p o r t i o n s o f t h e d r y s t r e a m l o w e r s a s i s e n t r o p i c s u r f a c e s i n t h e r e g i o n o f w a r m a i r a d v e c t i o n o c c u r l o w e r i n t h e t r o p o s p h e r e . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) d e p i c t e d t h e d r y s t r e a m o n t h e 3 1 3 K s u r f a c e ; t h e a n a l y s e s o f C h a p t e r s 4 - 6 S h o w t h a t t h e d r y s t r e a m i s p r e s e n t o n l o w e r t r o p o s p h e r i c s u r f a c e s . A l s o , w h i l e C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i n d i c a t e d t h a t t h e d r y s t r e a m w a s a n u p p e r t r o p o s p h e r i c a i r s t r e a m , t h e I P V a n a l y s e s o f C h a p t e r s 4 - 6 d e m o n s t r a t e t h a t a p o r t i o n o f t h e d r y s t r e a m o r i g i n a t e s i n t h e s t r a t o s p h e r e , i n a g r e e m e n t w i t h R e e d a n d D a n i e l s e n ( 1 9 5 9 ) , G r e e n e t a 1 . ( 1 9 6 6 ) , D a n i e l s e n ( 1 9 6 6 ) a n d B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) f u r t h e r s u g g e s t e d t h a t a c o n fl u e n c e z o n e w o u l d o c c u r b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d t h e w a r m c o n v e y o r b e l t . T h e c o m p o s i t e s p r e s e n t e d h e r e i n d i c a t e t h a t d r y a i r s p i l l s o v e r t h e s o u t h e r l y c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g m o i s t a i r s t r e a m ( i . e . , t h e C M A ) w h i l e f o r m i n g a n u p p e r l e v e l c o n fl u e n c e z o n e w i t h t h e w e s t e r n l i m i t i n g s t r e a m l i n e o f t h e 3 1 5 T a b l e 7 . 2 . 1 D i f fl u e n c e L e v e l s o f t h e D r y S t r e a m E D C L D C N D C t - i - 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 3 1 0 , 3 0 5 K s u r f a c e s 3 0 0 K s u r f a c e 3 0 5 K s u r f a a c e n o d i f fl u e n c e 3 0 5 K s u r f a c e 3 0 5 K s u r f a c e 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 K s u r f a c e s n o d i f fl u e n c e n o d i f fl u e n c e 3 1 0 K s u r f a c e 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 K s u r f a c e 3 1 5 , 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 K s u r f a c e 3 1 0 , 3 0 5 , 3 0 0 K s u r f a c e s n o d i f fl u e n c e 3 1 6 a n t i c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g m o i s t a i r s t r e a m ( i . e . , t h e A M A ) . A p a i r o f h u m i d i t y o r " d r y f r o n t s " i s g e n e r a t e d b y t h e s t r e a m l i n e c o n fl u e n c e . T h e fi r s t h u m i d i t y f r o n t i s t h e l e a d i n g e d g e o f t h e d r y w e s t e r l y o r s o u t h w e s t e r l y a i r a l o f t . T h i s f r o n t t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t a n d i s i n g e n e r a l a g r e e m e n t w i t h t h e k a t a f r o n t m o d e l ( B e r g e r o n , 1 9 3 7 ; S a n s o m , 1 9 5 1 ; K e y s e r a n d S h a p i r o , 1 9 8 6 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) a n d t h e s p l i t c o l d f r o n t m o d e l p r o p o s e d b y B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) . K a t a f r o n t s a r e a s s o c i a t e d w i t h d i f fl u e n t t r o u g h s i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e ( B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) , p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y , a n d o f t e n d e e p c o n v e c t i o n ( C a r r a n d M i l l a r d , 1 9 8 5 ) . T h e v e r t i c a l c o n t i n u i t y o f t h e k a t a f r o n t o n t h e c o m p o s i t e s p r e s e n t e d h e r e i s u n c e r t a i n . I t a p p e a r s t o t i l t f o r w a r d t h r o u g h a d e e p l a y e r a n d m a y b e e n h a n c e d a l o n g t h e n o s e o f t h e j e t m a x i m u m . T h e s e c o n d h u m i d i t y f r o n t o c c u r s n e a r t h e s u r f a c e b e l o w a n d u p s t r e a m o f t h e u p p e r l e v e l h u m i d i t y f r o n t . I t i s r e fl e c t e d i n t h e m a p s b y a h o r i z o n t a l w i n d d i s c o n t i n u i t y a n d i s l o c a t e d u p s t r e a m o f t h e a n t i c y c l o n i c b r a n c h o f t h e d r y s t r e a m . T h i s l o w l e v e l d r y f r o n t c o r r e s p o n d s r o u g h l y t o t h e l e a d i n g e d g e o f t h e i s e n t r o p i c c o l d d o m e a n d m a y b e t h e u p p e r p a r t o f a s u r f a c e c o l d f r o n t o r d r y l i n e . C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) a l s o d e s c r i b e a l o w l e v e l d e f o r m a t i o n z o n e ( n e a r 9 0 0 m b ) , s i m i l a r t o t h a t o b s e r v e d i n t h e C o l o r a d o c o m p o s i t e s . T h e a u t h o r s i n d i c a t e t h a t t h e p o s i t i o n o f t h e d e f o r m a t i o n z o n e i s a s s o c i a t e d w i t h a s u r f a c e c o l d f r o n t a n d a " c o m m a t a i l " t h a t s l o p e s n o r t h w e s t w a r d w i t h h e i g h t . F r o n t o g e n e s i s i s a s s u m e d t o b e o c c u r r i n g i n t h i s z o n e b e c a u s e t h e a n g l e b e t w e e n t h e a x i s o f d i l a t i o n a n d t h e i s o b a r s i s s m a l l e r t h a n 4 5 d e g r e e s . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) a l s o s u g g e s t e d t h a t a c o n fl u e n c e z o n e s h o u l d e x i s t b e t w e e n d r y a i r a n d t h e c o l d c o n v e y o r b e l t . H e r e l a t e d t h i s c o n fl u e n c e t o t h e w e s t e r n b o u n d a r y o f t h e 3 1 7 l o w c l o u d . I n t h i s s t u d y , a S i m i l a r c o n fl u e n c e z o n e i s f o u n d b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d t h e C M A . T h i s c o n fl u e n c e , e v i d e n t o n e i t h e r t h e 3 0 0 o r 2 9 5 K s u r f a c e , u s u a l l y o c c u r r e d s o o n a f t e r c y c l o g e n e s i s a n d p e r s i s t e d u n t i l t i m e t + 2 4 ( T a b l e 7 . 2 . 2 ) . T h e a p p r o x i m a t e h e i g h t o f t h i s c o n fl u e n c e z o n e i n t e r m s o f p r e s s u r e i s b e t w e e n 7 0 0 a n d 8 5 0 m b . I n g e n e r a l , t h e h e i g h t o f t h i s c o n fl u e n c e z o n e l o w e r s a s t h e c y c l o n e e v o l v e s ( T a b l e 7 . 2 . 2 ) . A s t h e d r y s t r e a m o v e r r u n s t h e r e g i o n o f t h e C M A ( o r a n y r e g i o n w i t h h i g h e r m o i s t u r e v a l u e s ) , p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y s h o u l d b e g e n e r a t e d o r i n c r e a s e d ( H a r r o l d , 1 9 7 3 ) . T h e r e g i o n w h e r e t h e u p p e r p o r t i o n o f t h e d r y s t r e a m o v e r l i e s t h e c o n fl u e n c e o f t h e C M A a n d l o w e r - p o r t i o n o f t h e d r y s t r e a m s h o u l d b e a c o n v e c t i v e l y - a c t i v e a r e a . F o l l o w i n g t h e c y c l o n e ’ s m a t u r e p h a s e , a s t h e d r y s t r e a m a n d A M A m o v e e a s t a n d t h e A M A b e c o m e s r e s t r i c t e d s p a t i a l l y , t h e u p p e r l e v e l k a t a f r o n t w e a k e n s a l t h o u g h t h e u p s t r e a m l o w l e v e l " f r o n t " u p s t r e a m o f t h e c y c l o n e p e r s i s t s . C a r l s o n ( 1 9 9 1 ) n o t e s t h a t d u r i n g o c c l u s i o n a i r fl o w b e c o m e s z o n a l a n d s e p a r a t i o n z o n e s i n t h e h o r i z o n t a l fl o w d i s a p p e a r . T h i s d e s c r i p t i o n i s c o n s i s t e n t w i t h t h e e v o l u t i o n o f t h e d r y s t r e a m a n d A M A b y t i m e t + 4 8 f o r a l l c y c l o n e t y p e s , e x c e p t t h e E D C S w h i c h s t i l l h a v e a m a r k e d k a t a f r o n t s t r u c t u r e a t t h i s t i m e . A s t h e s u r f a c e c y c l o n e w e a k e n s , u p p e r t r o p o s p h e r i c a i r fl o w b e c o m e s m o r e z o n a l a n d d e s c e n d i n g , d r y a i r i s d o m i n a n t a c r o s s t h e m a p p e d a r e a i n c l u d i n g a r e a s a b o v e , a n d e v e n d o w n s t r e a m o f , t h e d i s s i p a t i n g c y c l o n e . T h e r o l e o f t h e d r y s t r e a m i n t r a n s p o r t i n g s t r a t o s p h e r i c I P V m a x i m a i n t o t h e m i d - t r o p o s p h e r e a p p e a r s t o b e a k e y d e v e l o p m e n t f e a t u r e b e t w e e n c y c l o g e n e s i s a n d t h e m a t u r e p h a s e , a s s u g g e s t e d b y R e e d a n d D a n i e l s e n ( 1 9 5 9 ) a n d H o s k i n s e t a l . ( 1 9 8 5 ) . D o w n s l o p e n o r t h w e s t e r l y a n d w e s t e r l y fl o w m o v e s a c r o s s t h e g r a d i e n t s o f I P V , 3 1 8 T a b l e 7 . 2 . 2 L e v e l s o f C o n fl u e n c e B e t w e e n t h e D r y S t r e a m a n d C y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m E D C L D C N D C t + 1 2 t + 2 4 t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t - 1 2 t + 0 t + 1 2 t + 2 4 3 0 0 K 2 9 5 K 3 0 0 K 3 0 0 k 2 9 5 k 3 0 0 K 3 0 0 K 3 0 0 K 2 9 5 K 8 2 5 m b 8 5 0 m b 7 7 5 m b 7 7 5 m b 8 2 5 m b 7 0 0 m b 8 0 0 m b 7 7 5 m b 8 5 0 m b 3 1 9 t r a n s f e r r i n g t h e I P V m a x i m u m e q u a t o r w a r d a n d d o w n w a r d a n d s t e e p e n i n g t h e s l o p e o f i s e n t r o p i c s u r f a c e s i n t h e a d v a n c e o f t h e I P V m a x i m u m . T h e m a g n i t u d e a n d a n g l e o f t h e d o w n s l o p e fl o w a c r o s s t h e P V U i s o l i n e s a r e s t r o n g l y a s s o c i a t e d w i t h a c y c l o n e ’ s t e n d e n c y t o u n d e r g o c o n t i n u e d d e e p e n i n g . 2 ) A n t i c y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m . S o u t h e r l y a i r s t r e a m s a p p e a r t o c o n t r o l t h e a d v e c t i o n o f h e a t a n d m o i s t u r e a n d a r e l i n k e d t o t h e t i m i n g o f c y c l o n e d e e p e n i n g . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i n d i c a t e d t h a t t h e w a r m c o n v e y o r b e l t ( H a r r o l d , 1 9 7 3 ) , a s o u t h e r l y , a n t i c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g a i r s t r e a m , w o u l d o c c u r n e a r t h e 3 0 5 K l e v e l i n C o l o r a d o c y c l o n e s . W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e N D C s y s t e m s , t h e s p a t i a l e x t e n t o f t h e s o u t h e r l y , m o i s t a i r s t r e a m s i s r e s t r i c t e d t o t h e G u l f s t a t e s p r i o r t o c y c l o g e n e s i s , p a r t i c u l a r l y o n t h e E D C c o m p o s i t e s . T h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y i n d i c a t e t h a t t h e " c l a s s i c a l " w a r m c o n v e y o r b e l t ( H a r r o l d , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) o r p o l a r f r o n t c o n v e y o r b e l t ( B r o w n i n g a n d H i l l , 1 9 8 5 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) ( i . e . , a n a i r s t r e a m t r a n s f e r r i n g w a r m a n d m o i s t a i r n o r t h w a r d a c r o s s a n e x t e n s i v e a r e a ) a p p e a r s t o b e a d o m i n a n t f e a t u r e o f c y c l o n e a i r fl o w p r i m a r i l y d u r i n g t h e m a t u r e o r m i d d l e p h a s e o f d e v e l o p m e n t . T h e A M A r e s e m b l e s a w a r m c o n v e y o r b e l t a n d a p p e a r s t o g o v e r n t h e p r i m a r y i n fl u x o f w a r m , m o i s t G u l f o f M e x i c o a i r t o w a r d t h e C o l o r a d o c y c l o n e c e n t e r u n t i l s o u t h e a s t e r l y , A t l a n t i c a i r s t r e a m s g a i n c o n t r o l ( u s u a l l y a f t e r 2 4 - 3 6 h o u r s ) . F o r t h e d e v e l o p i n g c y c l o n e s , t h e A M A b e g i n s a d v e c t i n g G u l f m o i s t u r e n o r t h w a r d e f f e c t i v e l y b y t i m e t + 1 2 a n d r e a c h e s a m a x i m u m n o r t h e r l y e x t e n t b y t i m e t + 2 4 o r t + 3 6 . T h e m a t u r e c y c l o n e i s c h a r a c t e r i z e d b y t h e a w e l l - d e fi n e d a n t i c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g 3 2 0 a i r s t r e a m ( A M A ) t h a t o r i g i n a t e s o n t h e 3 0 5 K i s e n t r o p i c s u r f a c e a n d e x p a n d s d o w n w a r d a s t h e c y c l o n e d e v e l o p s ( T a b l e 7 . 2 . 3 ) . B e c a u s e C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) d i d n o t u s e a s m a n y l a y e r s o r t i m e p e r i o d s a s t h o s e a n a l y z e d i n t h i s s t u d y , h e w a s u n a b l e t o o b s e r v e t h a t t h e A M A ( o r u s i n g h i s t e r m i n o l o g y , t h e w a r m c o n v e y o r b e l t ) fi r s t o c c u r s o n h i g h i s e n t r o p i c s u r f a c e s w i t h a l i m i t e d n o r t h w a r d e x t e n t . N o t e f r o m T a b l e 7 . 2 . 3 t h a t t h e A M A i s fi r s t e v i d e n t a t t h e t i m e o f c y c l o g e n e s i s , o r f o r t h e N D C c a s e s , e v e n b e f o r e c y c l o g e n e s i s . T h e h e i g h t o f t h e s o u t h e r n p o r t i o n o f t h e A M A b e f o r e i t t u r n s n o r t h w a r d a n d b e g i n s t o a s c e n d i s i n i t i a l l y b e t w e e n 7 0 0 a n d 8 0 0 m b , b u t a s t h e c y c l o n e e v o l v e s a s c e n t o f t h e A M A b e g i n s m u c h l o w e r i n t h e a t m o s p h e r e n e a r 9 2 5 m b . T h e v e r t i c a l e x t e n t ( i . e . , t h e e l e v a t i o n o f t h e n o r t h e r n p o r t i o n o f t h e A M A b e f o r e i t t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y e a s t w a r d ) v a r i e s f r o m 6 0 0 - 7 0 0 m b i n t h e e a r l y s t a g e s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t t o o n l y 7 0 0 - 8 0 0 m b a s t h e c y c l o n e m a t u r e s . - C a r l s o n ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) a l s o d i d n o t n o t e t h a t t h e c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t . T h i s f o r w a r d - t i l t i n g c o n fl u e n c e z o n e , a s n o t e d p r e v i o u s l y i s i n d i c a t i v e o f t h e k a t a f r o n t s t r u c t u r e , a s d e fi n e d b y B e r g e r o n ( 1 9 3 7 ) , S a n s o m ( 1 9 5 1 ) , M i l e s ( 1 9 6 2 ) , B r o w n i n g a n d M o n k ( 1 9 8 2 ) a n d B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) . A s d e s c r i b e d p r e v i o u s l y ( B r o w n i n g a n d H a r r o l d , 1 9 6 9 ; B r o w n i n g , 1 9 7 3 ; C a r l s o n , 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) , t h e w e s t e r n l i m i t i n g s t r e a m l i n e o f t h e w a r m c o n v e y o r b e l t o r A M A m a r k s t h e h o r i z o n t a l d i s c o n t i n u i t y b e t w e e n d r y , d e s c e n d i n g fl o w a n d w a r m , m o i s t a s c e n d i n g fl o w . B e c a u s e o f t h e a b r u p t v e r t i c a l d i s p l a c e m e n t o f i s e n t r o p e s a n d t h e f o r w a r d - t i l t i n g s l a n t w i s e a s c e n t a l o n g t h e c o n fl u e n c e z o n e , t h i s d i s c o n t i n u i t y s h o u l d b e c h a r a c t e r i z e d b y s t r o n g r i s i n g m o t i o n s . 3 2 1 T a b l e 7 . 2 . 3 S o u t h e r n a n d N o r t h e r n P r e s s u r e C o o r d i n a t e s f o r t h e A n t i c y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m t i m e s u r f a c e S N E D C t + 0 3 0 5 K 8 0 0 m b 7 0 0 m b t + 1 2 3 0 5 K 8 0 0 6 5 0 t + 2 4 3 1 0 K 7 0 0 6 2 5 3 0 5 K 8 0 0 6 7 5 3 0 0 K 8 7 5 6 0 0 t + 3 6 3 1 5 K 6 0 0 5 2 5 3 1 0 K n o i s o b a r s 3 0 5 K 7 7 5 6 7 5 3 0 0 K 8 5 0 7 0 0 2 9 5 K 9 5 0 7 0 0 t + 4 8 2 9 0 K 9 5 0 8 0 0 L D C t + 0 3 1 0 K 7 0 0 m b 6 2 5 m b 3 0 5 K 8 0 0 5 7 5 t + 1 2 3 1 0 K 7 5 0 6 0 0 3 0 5 K 8 2 5 6 2 5 3 0 0 K 8 7 5 7 2 5 t + 2 4 3 1 0 K 6 5 7 6 5 0 3 0 5 K 7 7 5 6 7 5 3 0 0 K 8 5 0 6 7 5 t + 3 6 2 9 5 K 9 2 5 8 0 0 t + 4 8 l o c a t e d o f f e a s t c o a s t N D C t - 1 2 3 1 0 K 7 2 5 m b 6 2 5 m b 3 0 5 K 8 2 5 6 0 0 t + O 3 1 0 K 7 7 5 5 7 5 3 0 5 K 8 2 5 5 5 0 t + 1 2 3 1 0 K 7 2 5 5 7 5 3 0 5 K 8 2 5 6 0 0 t + 2 4 3 1 0 K 7 0 0 6 0 0 3 0 5 K 8 0 0 6 7 5 3 0 0 K 8 7 5 6 7 5 t + 3 6 3 1 0 K 7 0 0 6 0 0 3 0 5 K 7 7 5 6 5 0 3 0 0 K 8 2 5 7 2 5 2 9 5 K 9 2 5 7 0 0 t + 4 8 2 9 5 K 9 5 0 7 7 5 3 2 2 M o i s t u r e e n t r a i n m e n t b e g i n s a n d p e a k s w i t h t h e d e v e l o p m e n t o f t h e A M A . A s c e n d i n g m o i s t a i r h a s b e e n s h o w n t o c o n t r i b u t e c o n s i d e r a b l e l a t e n t e n e r g y t o t h e m i d - l e v e l s o f c y c l o n i c s y s t e m s t h r o u g h c o n d e n s a t i o n ( D a v i s , 1 9 9 2 ) . I n t e r e s t i n g l y , t h e A M A s h o w n i n t h e s e c o m p o s i t e s d o e s n o t e x t e n d a s f a r s o u t h a c r o s s t h e G u l f o f M e x i c o a s t h o s e o f C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) , i n d i c a t i n g t h a t t h e m a j o r m o i s t u r e s o u r c e f o r t h e c e n t r a l U . S . c y c l o n e i s t h e n o r t h e r n G u l f o f M e x i c o . 3 ) C y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m . T h e c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m h a s a s e c o n d a r y r o l e i n m o i s t u r e a d v e c t i o n a n d m a y a c t a s a t r i g g e r f o r c o n v e c t i o n . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) s t a t e s t h a t t h e c o l d c o n v e y o r b e l t fl o w s w e s t w a r d b e n e a t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t a n d b e n e a t h t h e d r y s t r e a m . T h e a r e a w h e r e t h e c o l d c o n v e y o r b e l t u n d e r r u n s t h e w a r m c o n v e y o r b e l t h a s b e e n i d e n t i fi e d b y s o m e a u t h o r s a s t h e w a r m f r o n t a l z o n e ( G o l d i n g , 1 9 8 4 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) . T h e C o l o r a d o c y c l o n e c o m p o s i t e s e x h i b i t a s e r i e s o f c y c l o n i c a i r s t r e a m s fl o w i n g b e n e a t h t h e d r y s t r e a m a n d t h e A M A . T h e s o u t h e r n m o s t l i m i t i n g s t r e a m l i n e o f t h e s e , t h e C M A , r e s e m b l e s C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) c o l d c o n v e y o r b e l t , e x c e p t t h a t i t t u r n s c y c l o n i c a l l y a n d d e s c e n d s b e h i n d t h e l o w , r a t h e r t h a n t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y a n d m e r g i n g w i t h t h e A M A / w a r m c o n v e y o r b e l t . B r o w n i n g ( 1 9 9 0 ) o n t h e o t h e r h a n d i n d i c a t e s t h a t a i r fl o w i n t h e c o l d c o n v e y o r b e l t m a y t u r n e i t h e r c y c l o n i c a l l y o r a n t i c y c l o n i c a l l y i n t h e v i c i n i t y o f t h e c y c l o n e c e n t e r . T h e c u r v a t u r e i n t h e C M A i s m o r e c o n s i s t e n t w i t h t h e w o r k o f C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) , E l i a s s e n a n d K l e i n s c h m i d t ( 1 9 5 7 ) a n d B r o w n i n g a n d H i l l ( 1 9 8 5 ) , w h o d e s c r i b e a c o l d e a s t e r l y s t r e a m fl o w i n g b e n e a t h t h e w a r m c o n v e y o r b e l t t h a t a s c e n d s a n d t u r n s c y c l o n i c a l l y b e f o r e d e s c e n d b e h i n d t h e c o l d 3 2 3 f r o n t . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) a n d C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) a n a l y z e d t h e c o l d c o n v e y o r b e l t o n t h e 2 9 7 K s u r f a c e . T h e c o m p o s i t e C M A i d e n t i fi e d h e r e f o r C o l o r a d o c y c l o n e s o c c u r s i n i t i a l l y a t t h e 3 0 0 K l e v e l ( T a b l e 7 . 2 . 4 ) . I t i s e v i d e n t b y t h e t i m e o f c y c l o g e n e s i s f o r t h e E D C a n d L D C c a s e s , a n d b y t i m e t - 1 2 f o r t h e N D C c a s e s . F r o m t i m e t + 2 4 o n w a r d t h e C M A , l i k e t h e A M A , o c c u r s o n l o w e r i s e n t r o p i c s u r f a c e s ( t h e 2 9 5 a n d 2 9 0 K s u r f a c e s ) . C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) i n d i c a t e s t h a t t h e c o l d c o n v e y o r b e l t o r i g i n a t e s i n a i r d e s c e n d i n g f r o m t h e d o w n s t r e a m a n t i c y c l o n e . H o w e v e r , a l t h o u g h t h e c o m p o s i t e s i n d i c a t e t h a t t h i s m a y b e t h e c a s e d u r i n g i n c i p i e n t c y c l o n e d e v e l o p m e n t ( p a r t i c u l a r l y f o r t h e E D C c a s e s ) , t h e r e g i o n o f o r i g i n o f t h e A M A a n d C M A a i r s t r e a m s d u r i n g t h e m a t u r e p h a s e a p p e a r s r a t h e r s i m i l a r ( T a b l e 7 . 2 . 4 ) . T o w a r d t h e e n d o f t h e m a t u r e p h a s e , t h e C M A o r i g i n a r e a s h i f t s n o r t h o f t h a t f o r t h e s p a t i a l l y - c o n fi n e d A M A . B r o w n i n g a n d H i l l ( 1 9 8 5 ) e s t a b l i s h t h a t t h e l o c a t i o n o f t h e i r ” p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t " i s c o m p a r a b l e t o C a r l s o n ’ s ( 1 9 8 0 ; 1 9 9 1 ) c o l d c o n v e y o r b e l t , b u t t h a t t h e p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t e x t e n d s f a r t h e r i n t o t h e c o l d a i r a n d i s m o r e m o i s t t h a n t h e c o l d c o n v e y o r b e l t . B y t h e s e c r i t e r i a , t h e C M A i s m o r e s i m i l a r t o t h e p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t t h a n t h e c o l d c o n v e y o r b e l t . T h e c o l d c o n v e y o r b e l t d e s c r i b e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) t u r n s a n t i c y c l o n i c a l l y a n d a s c e n d s t o t h e 3 0 0 o r 4 0 0 m b l e v e l . I n c o n t r a s t , t h e C M A t u r n s c y c l o n i c a l l y a n d o n l y r i s e s t o t h e 6 2 5 m b l e v e l d u r i n g t h e i n c i p i e n t s t a g e , d r o p p i n g t o 7 0 0 m b o r l o w e r a s t h e s t o r m e v o l v e s ( T a b l e 7 . 2 . 4 ) , i n a g r e e m e n t w i t h t h e p o l a r t r o u g h c o n v e y o r b e l t o f B r o w n i n g a n d H i l l ( 1 9 8 5 ) . T h e t + 2 4 a n d t + 3 6 v e r t i c a l p o s i t i o n s o f t h e C M A f o r t h e E D C L D C N D C C h a r a c t e r i s t i c s o f t h e C y c l o n i c M o i s t A i r s t r e a m 3 2 4 T a b l e 7 . 2 . 4 t i m e t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 t + 0 t + 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 t - 1 2 t + 0 t - i - 1 2 t + 2 4 t + 3 6 t + 4 8 s u r f a c e o r i g i n ( K e l v i n ) 3 0 0 K d e s c e n d i n g a i r 3 0 0 K e a s t e r l y fl o w 2 9 5 K e a s t e r l y fl o w 2 9 0 K e a s t e r l y fl o w n o t p r e s e n t 3 0 0 K e a s t e r l y fl o w 3 0 0 K e a s t e r l y fl o w 2 9 5 K e a s t e r l y fl o w 2 9 0 K e a s t e r l y fl o w n o t p r e s e n t 3 0 0 K d e s c e n d i n g a i r 3 0 0 K e a s t e r l y fl o w 3 0 0 K e a s t e r l y fl o w 2 9 5 K e a s t e r l y fl o w 2 9 0 K e a s t e r l y fl o w 2 9 0 K e a s t e r l y fl o w e l e v a t i o n ( m b ) 8 5 0 m b 8 7 5 9 2 5 9 7 5 8 7 5 m b 8 7 5 9 0 0 9 2 5 8 7 5 m b 8 7 5 8 7 5 9 2 5 9 5 0 9 2 5 7 7 5 m b 6 2 5 7 2 5 7 5 0 7 7 5 m b 6 0 0 7 0 0 7 0 0 6 2 5 m b 6 5 0 6 2 5 7 0 0 8 2 5 8 2 5 l o c a t i o n o f a s c e i t ( w i t h r e s p e c t t o s u r f a c e l o w ) r i s e s N o r N E S E a n d N E S E a n d N E N E S E a n d N E N E N E N E 3 2 5 C o l o r a d o c o m p o s i t e s a g r e e c l o s e l y w i t h t h e t h o s e p r e s e n t e d b y C a r r a n d M i l l a r d ( 1 9 8 5 ) f o r m a t u r e c o m m a c l o u d p a t t e r n s i n t h e s o u t h e r n G r e a t P l a i n s . W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e N D C c a s e s , t h e C o l o r a d o c o m p o s i t e s i n d i c a t e t h a t t h e g r e a t e s t a s c e n t o f t h e C M A o c c u r s e a s t a n d n o r t h e a s t o f t h e l o w p r e s s u r e c e n t e r ( T a b l e 7 . 2 . 4 ) , i n a g r e e m e n t w i t h C a r l s o n ( 1 9 8 0 , 1 9 9 1 ) . C o n fl u e n c e o c c u r s b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d t h e C M A , a s s u g g e s t e d b y C a r l s o n ( 1 9 8 0 ) a n d d i s c u s s e d a b o v e . T h e r e g i o n o f t h i s c o n fl u e n c e , a z o n e o f p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y , i s r a t h e r l i m i t e d i n h o r i z o n t a l e x t e n t . I f t h e z o n e w h e r e t h e C M A ( c o l d c o n v e y o r b e l t ) i s o v e r r u n b y t h e A M A ( w a r m c o n v e y o r b e l t ) c a n b e r e g a r d e d a s t h e w a r m f r o n t b o u n d a r y ( G o l d i n g , 1 9 8 4 ; B r o w n i n g , 1 9 9 0 ) , t h e n t h e n o r t h w a r d s h i f t o f t h e C M A b e n e a t h t h e A M A o b s e r v e d i n t h e c o m p o s i t e s c a n b e t h o u g h t o f a s t h e n o r t h w a r d m i g r a t i o n o f t h e w a r m f r o n t . A l t h o u g h t h e C M A u n d e r g o e s c y c l o n i c w r a p p i n g n e a r t h e c y c l o n e c e n t e r , t h e a m o u n t o f m o i s t u r e i t i s t r a n s p o r t i n g i s s p e c u l a t i v e . M i x i n g r a t i o p a t t e r n s f o r t h e l o w e s t s u r f a c e s ( 2 9 5 a n d 2 9 0 K ) d o s u g g e s t s m a l l i n c r e a s e s o f m o i s t u r e a l o n g t h e C M A t r a j e c t o r y , p a r t i c u l a r l y i n t h e v i c i n i t y o f t h e A t l a n t i c c o a s t l i n e . T h e u s e o f t h e t e r m " c o l d c o n v e y o r b e l t ” i s a l s o q u e s t i o n a b l e . T h e C M A i s o f t e n q u i t e z o n a l a n d d o e s n o t t r a v e r s e n e a r l y a s s t r o n g a t h e r m a l g r a d i e n t a s t h a t i n t h e v i c i n i t y o f t h e c o l d d o m e / w a r m d e p r e s s i o n p r i o r t o a r r i v a l a t t h e c y c l o n e c e n t e r . 7 . 2 . 2 . I s c n t r o p i c P c t e n t i a l V c r t i c i t y , S t r a t o s p h e r i c a i r i s a p r i m a r y c o n t r i b u t o r t o C o l o r a d o c y c l o n e d e v e l o p m e n t . 3 2 6 A r r i v a l o f s t r a t o s p h e r i c I P V i n t h e u p p e r a n d m i d - t r o p o s p h e r e a p p e a r s t o s t r e n g t h e n t h e l o w - t r o p o s p h e r i c t h e r m a l g r a d i e n t s a n d a t t e n d a n t u p p e r l e v e l w i n d s . A s t e e p e n i n g o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s o c c u r i n t h e v i c i n i t y o f a n I P V m a x i m u m ( v i s i b l e a s t h e s t r o n g p r e s s u r e g r a d i e n t i n t h e m i d - t r o p o s p h e r e n e a r 5 0 0 m b w h i c h i s , o n a v e r a g e , t h e a p p r o x i m a t e d e p t h o f p e n e t r a t i o n o f c o m p o s i t e I P V i n t o t h e t r o p o s p h e r e ) . T h e i n c r e a s i n g t e m p e r a t u r e g r a d i e n t i n t h e m i d d l e a n d l o w e r t r o p o s p h e r e s t r e n g t h e n s u p p e r l e v e l w i n d s , a n d t h e j e t m a x i m a p r o p a g a t e f o r w a r d ( U c c e l l i n i a n d J o h n s o n , 1 9 7 9 ) . M o r e d i f fi c u l t t o e x p l a i n i s t h e d e c l i n e i n s t r a t o s p h e r i c I P V v a l u e s t h a t o c c u r s d u r i n g t h e o n s e t o f t h e s o u t h e r l y s t r e a m a n d i n c r e a s e i n c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . A p o s s i b l e e x p l a n a t i o n i s p r o v i d e d b y D a v i s ( 1 9 9 2 ) . I n c r e a s e d c y c l o n i c c u r v a t u r e ( o r c l o s e d c i r c u l a t i o n ) i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e t e n d s t o g e n e r a t e a s c e n d i n g m o t i o n , f o r c i n g s t r a t o s p h e r i c a i r t o r e c e d e u p w a r d . A s t h e s t r a t o s p h e r i c I P V m a x i m u m a n d t h e a r e a o f l o w l e v e l w a r m a n d u n s t a b l e a i r b e c o m e d e c o u p l e d , t h e c y c l o n e i s n o l o n g e r a b l e t o i n t e n s i f y v i a I P V a d v e c t i o n o r b y s u p e r p o s i t i o n o f t h e s t r a t o s p h e r i c a i r u p o n a r e g i o n o f s t a t i c i n s t a b i l i t y ( a s d e s c r i b e d b y H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 a ) . A l t e r n a t e l y , c y c l o n e w e a k e n i n g c a n b e a t t r i b u t e d t o a b r e a k d o w n i n w a r m a d v e c t i o n a l o f t a t t h e t r o p o p a u s e l e v e l a n d , c o n s e q u e n t l y , e l i m i n a t i o n o f h y d r o s t a t i c l o w e r i n g o f g e o p o t e n t i a l h e i g h t s ( H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 b ) . A l l c y c l o n e t y p e s i n t h i s a n a l y s i s a p p e a r e d t o w e a k e n fi r s t i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e , a s s h o w n b y r e t r e a t i n g I P V , w h i l e l o w l e v e l t h e r m a l a d v e c t i o n s c o n t i n u e d . M o n i t o r i n g w a r m a i r a d v e c t i o n o r I P V a d v e c t i o n a t t h e t r o p o p a u s e l e v e l m a y b e o n e m e t h o d o f d i a g n o s i n g t h e d i s s i p a t i o n o f C o l o r a d o c y c l o n e . E x a m i n a t i o n o f u p p e r t r o p o s p h e r i c a n d s t r a t o s p h e r i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y p a t t e r n s 3 2 7 d u r i n g c y c l o n e d e v e l o p m e n t r e v e a l e d v a r y i n g l e v e l s o f i n t r u s i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r f o r t h e d i f f e r e n t c y c l o n e s t y p e s . G e n e r a l l y , t h e h i g h e s t ( > 4 P V U ) a n d m o s t p e r s i s t e n t v a l u e s w e r e a s s o c i a t e d w i t h t h e L D C c a s e s . H i g h v a l u e s o f I P V w e r e e v i d e n t f o r a S h o r t p e r i o d f o r t h e E D C c a s e s a n d t h e w e a k e s t v a l u e s o f I P V w e r e e v i d e n t f o r t h e N D C c a s e s . S t r a t o s p h e r i c a i r ( 2 2 P V U , a s d i s c u s s e d i n H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; B l u e s t e i n , 1 9 9 3 ) w a s s h o w n t o b e p r e s e n t o n a l l c y c l o n e c o m p o s i t e s . T h i s r e s u l t , p a r t i c u l a r l y f o r t h e N D C s y s t e m s , c o n fi r m s t h e fi n d i n g s o f p r e v i o u s a u t h o r s r e g a r d i n g t h e i m p o r t a n c e o f P V i n c y c l o n e d e v e l o p m e n t b a s e d o n a n a l y s i s o f s i n g l e c a s e s o f c y c l o g e n e s i s ( H o s k i n s e t a l . , 1 9 8 5 ; H i r s c h b e r g a n d F r i t s c h , 1 9 9 1 a , 1 9 9 1 b ; R e e d e t a l . , 1 9 9 2 ; D a v i s a n d E m m a n u e l , 1 9 9 1 ; D a v i s , 1 9 9 2 ) . 7 . 2 . C c l o n e W v e L i f C l e s C o l o r a d o c y c l o n e c o m p o s i t e s d i d n o t b e h a v e s p e c i fi c a l l y a s l i f e c y c l e 1 o r l i f e c y c l e 2 s y s t e m s ( T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) . E v i d e n c e f o r l i n k a g e s b e t w e e n a i r s t r e a m s a n d w a v e l i f e c y c l e s ( T h o r n c r o f t e t a l . , 1 9 9 3 ) w a s i n v e s t i g a t e d i n d i r e c t l y , p r i m a r i l y t h r o u g h e x a m i n a t i o n o f t h e p a t t e r n s o f a i r s t r e a m b r a n c h i n g i n t h e A M A a n d d r y s t r e a m . C y c l o n e c o m p o s i t e s d i d a p p e a r t o f o l l o w s o m e o f t h e e v o l u t i o n a r y p a t t e r n s s u g g e s t e d b y t h e T h o r n c r o f t e t a l . , ( 1 9 9 3 ) m o d e l i n g s t u d y ; i . e . , p o l e w a r d m o t i o n a n d i n c r e a s i n g a l i g n m e n t o f c y c l o n i c c i r c u l a t i o n w i t h h e i g h t , a n d , s e c o n d l y , e q u a t o r w a r d w a v e - b r e a k i n g , a s s e e n b y t h e o r i e n t a t i o n o f t h e w a v e a x i s a n d " p i n c h i n g " a n d " c u t t i n g o f f ” o f I P V p o o l s . T h e e q u a t o r w a r d ” w a v e - b r e a k i n g ” o f I P V s h o u l d o c c u r , a s n o t e d b y T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) , w h e n n o r t h - s o u t h m e r i d i o n a l fl o w u p s t r e a m o f a t r o u g h a x i s d i r e c t s t h e I P V m a x i m u m 3 2 8 e q u a t o r w a r d , w h i l e z o n a l fl o w t o t h e e a s t ” s t r e t c h e s ” t h e I P V m a x i m u m d o w n s t r e a m . A l t h o u g h a l l c y c l o n e t y p e s w e r e c h a r a c t e r i z e d b y t h i s p a t t e r n t o s o m e e x t e n t , u p s t r e a m fl o w w a s g e n e r a l l y m o r e n o r t h w e s t e r l y t h a n n o r t h e r l y a n d d o w n s t r e a m fl o w w a s m o r e s o u t h w e s t e r l y t h a n z o n a l . N o n e t h e l e s s , a s t h e y w e a k e n e d , a l l c y c l o n e t y p e s e v o l v e d t o w a r d t h i s fl o w p a t t e r n w h i c h i s i n d i c a t i v e o f a p o s i t i v e l y - t i l t e d u p p e r l e v e l t r o u g h . H o w e v e r , n o c y c l o n e t y p e s t r i c t l y f o l l o w e d l i f e c y c l e 1 o r 2 m o d e s a s p r e s e n t e d . R a t h e r , e a c h c a t e g o r y a p p e a r s t o o c c u r i n a c o n t i n u u m b e t w e e n t h e l i f e c y c l e t y p e s . T h e N D C c o m p o s i t e s d i s p l a y t h e b e s t d e f i n e d p o s i t i v e t i l t o f t h e t r o u g h a x i s a n d a r e c h a r a c t e r i z e d b y a c u t o f f o f s t r a t o s p h e r i c a i r . T h u s , t h e N D C c a s e s a p p e a r m o s t l i k e t h e L C l c y c l o n e s , a l t h o u g h t h e a m b i g u i t y o f t h e i r c y c l o g e n e s i s t i m e c a s t s s e r i o u s d o u b t o n t h i s c o m p a r i s o n . E D C a n d L D C c o m p o s i t e s a r e d i f fi c u l t t o c l a s s i f y . T h e d e g r e e o f p o s i t i v e t i l t a n d " t h i n n i n g " i s l e s s p r o n o u n c e d t h a n f o r t h e N D C s a n d t h e i r d e e p e n i n g i s m o r e p r o n o u n c e d a n d p r o l o n g e d . H o w e v e r , w h e t h e r o r n o t t h e s e t e n d e n c i e s c a n b e a t t r i b u t e d t o i n c r e a s e d c y c l o n i c s h e a r i n t h e b a s i c c u r r e n t , a s s u g g e s t e d b y T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) f o r t h e L C 2 c a s e s , i s d i f fi c u l t t o a s s e s s f r o m t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y . R e g a r d l e s s o f t h e i n t e r p r e t a t i o n , a n y c l a s s i fi c a t i o n o f t h e c o m p o s i t e s i n t o t h e T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) s c h e m e i s m o r e s t r a i g h t f o r w a r d o n t h e b a s i s o f t r o u g h a n d I P V s t r u c t u r a l e v o l u t i o n a n d l e s s u p o n t h e n a t u r e o f t h e a i r s t r e a m s , c o n t r a r y t o t h e s u g g e s t i o n o f t h e a u t h o r s . C u r v a t u r e p r e f e r e n c e o f t h e a i r s t r e a m s d u r i n g c y c l o n e e v o l u t i o n p r o v i d e s f e w c l u e s c o n c e r n i n g t h e s u b s e q u e n t d e v e l o p m e n t i n t h e m a n n e r s u g g e s t e d b y T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) . P o s s i b l y t h e T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) b a s i c - c u r r e n t a n d c y c l o n i c - s h e a r w i n d f i e l d m o d e l s a r e t o o s i m p l i f i e d w h e n c o m p a r e d t o a c t u a l m i d - l a t i t u d e c o n d i t i o n s . 3 2 9 A d d i t i o n a l l y , n o c y c l o n e t y p e s a r e d o m i n a t e d b y c y c l o n i c o r a n t i c y c l o n i c s t r e a m s e n t i r e l y . R a t h e r , i m p o r t a n t a i r s t r e a m s e x h i b i t e d s p e c i fi c c u r v a t u r e . T h e d r y s t r e a m w a s l a r g e l y c y c l o n i c ; t h e A M A w a s a n t i c y c l o n i c ; t h e C M A w a s c o n f i g u r e d a s a r e v e r s e ” S " w i t h a n i n i t i a l a n t i c y c l o n i c b e n d a n d a fi n a l c y c l o n i c b e n d . R a t h e r t h a n g o v e r n i n g t h e c o m p l e t e s t r u c t u r a l e v o l u t i o n , a s s u g g e s t e d b y T h o r n c r o f t e t a l . ( 1 9 9 3 ) , t h e t r a j e c t o r y p r e f e r e n c e o f t h e a i r s t r e a m s w a s m o r e o b v i o u s l y a s s o c i a t e d w i t h t h e t i m i n g a n d p h a s i n g o f t h e r m a l , v o r t i c i t y a n d m o i s t u r e a d v e c t i o n s . 7 . 2 . 4 D i f f e r e n e s B e t w e e n e E a r l E D C n d [ a t - D e v e l m e n 1 n e s L D C . T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e t w o d e v e l o p i n g c y c l o n e t y p e s , b y d e fi n i t i o n , i s r a t h e r s m a l l ( i . e . , t i m i n g o f m a x i m u m i n t e n s i t y ) a n d t h e d i s t i n g u i s h i n g f a c t o r s a p p a r e n t l y c o n t r o l l i n g d e v e l o p m e n t o f t h e s e t w o t y p e s o f s y s t e m s , l i s t e d b e l o w , a r e s u b t l e : 3 ) A l t h o u g h t h e i n i t i a l I P V fi e l d s f o r t h e d e v e l o p i n g s y s t e m s a r e c o m p a r a b l e , t h e I P V m a x i m u m f o r t h e L D C s t o r m s c o n t i n u e s t o r e m a i n e x t e n s i v e i n m a g n i t u d e a n d p e n e t r a t i o n i n t o t h e t r o p o s p h e r e . T h e L D C s y s t e m s a r e t h e m o s t i m p r e s s i v e o f a l l c y c l o n e t y p e s i n t h i s r e s p e c t . T h e o r i e n t a t i o n o f t h e L D C I P V p a t t e r n p e r m i t s s t r o n g d o w n s l o p e a d v e c t i o n s o f s t r a t o s p h e r i c a i r t h r o u g h t i m e t + 4 8 , d e s p i t e d e - a m p l i fi c a t i o n a n d r e o r i e n t a t i o n o f c o m p o s i t e s t r e a m l i n e t r a j e c t o r i e s . I n c o n t r a s t , a n d i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i r m i n i m a l i n t e n s i fi c a t i o n f r o m t i m e s t + 2 4 t o t + 4 8 , t h e E D C I P V a d v e c t i o n s a r e r e d u c e d a f t e r t + 2 4 . T h e h i g h v a l u e s o f I P V ( > 4 P V U ) a v a i l a b l e t o t h e L D C c a s e s e n s u r e t h a t s l o p e s o f i s e n t r o p i c s u r f a c e s r e m a i n s t e e p i m p l y i n g s t r o n g v e r t i c a l m o t i o n s . b ) T h e C M A f o r t h e L D C c a s e s i s s l o w e s t t o d e v e l o p a n d i s c h a r a c t e r i z e d b y 3 3 0 e q u a l c y c l o n i c - a n t i c y c l o n i c d o m i n a n c e i n i t s t r a j e c t o r y a t t + 1 2 , a s o p p o s e d t o t h e C M A f o r t h e E D C S , w h i c h h a s a m o r e c y c l o n i c p r e f e r e n c e . C o n s e q u e n t l y , e l i m i n a t i o n o f l o w l e v e l m o i s t u r e b y d r y a i r d o e s n o t o c c u r a s r a p i d l y f o r t h e L D C a n d d e v e l o p m e n t t h r o u g h l a t e n t h e a t r e l e a s e m a y b e p r o l o n g e d . C a r l s o n ( 1 9 9 1 ) i n d i c a t e s t h a t a s c e n d i n g a i r fl o w w i l l f o r c e s t r a t o s p h e r i c I P V t o r e t r e a t . A s c e n d i n g m o t i o n i n t h e C M A i s d i r e c t e d u p s t r e a m a n d a r o u n d t h e c y c l o n e c e n t e r b e f o r e i t d e s c e n d s i n t h e w e s t ( i . e . , t o w a r d t h e a r e a o f d o w n s l o p e P V a d v e c t i o n ) . B y d i v e r t i n g p a r t o f t h e C M A d o w n s t r e a m a n t i c y c l o n i c a l l y , t h e L D C c a s e s m a y b e r e d u c i n g t h e a m o u n t o f u p s l o p e a i r fl o w t o w a r d t h e I P V m a x i m u m , p e r m i t t i n g i t c o n t i n u e a d v e c t i n g i n t o t h e m i d - t r o p o s p h e r e . c ) S l i g h t l y e n h a n c e d s t a t i c i n s t a b i l i t y o f t h e a i r i n t h e L D C w a r m d e p r e s s i o n , a s c o m p a r e d t o E D C S , m i g h t p r o v i d e a m o r e s u i t a b l e e n v i r o n m e n t f o r c o n v e r s i o n o f P V t o a b s o l u t e v o r t i c i t y . 7 . 3 . A M o d i f i e d A i r fl o w M o d e l f o r C o l o r a d o C y c l o n e s . T h e s i m i l a r i t y o f t h e c o m p o s i t e a i r s t r e a m s f o r t h e t h r e e c a t e g o r i e s o f C o l o r a d o c y c l o n e s s u g g e s t s t h a t t h e d e v e l o p m e n t o f a c o n c e p t u a l m o d e l , v a l i d f o r C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s i n g e n e r a l , i s a p p r o p r i a t e . H o w e v e r , t h e r e s u l t s p r e s e n t e d h e r e a l s o i n d i c a t e t h a t c u r r e n t c o n c e p t u a l m o d e l s n e e d t o b e m o d i fi e d i n t e r m s o f l o c a t i o n s , e x t e n t , c o n fi g u r a t i o n a n d t e r m i n o l o g y o f t h e a i r s t r e a m s d e p i c t e d i n t h e s e m o d e l s . A l s o , t h e c o n c e p t u a l m o d e l s s h o u l d b e e x p a n d e d t o i n c o r p o r a t e t h e t e m p o r a l e v o l u t i o n o f t h e a i r s t r e a m s . T h u s , a m o d i fi e d a i r fl o w m o d e l i s p r e s e n t e d b e l o w f o r C o l o r a d o c y c l o n e s . C o l o r a d o c y c l o n e s c a n b e c h a r a c t e r i z e d b y t h r e e g e n e r a l p e r i o d s o f d e v e l o p m e n t : 3 3 1 a n i n i t i a l , c y c l o g e n e s i s p e r i o d , a m a t u r e p h a s e , a n d a w e a k e n i n g o r d i s s i p a t i n g p h a s e . D u r i n g t h e i n i t i a l p h a s e ( r o u g h l y t i m e s t — 1 2 a n d t + 0 ) , a i r fl o w i s g e n e r a l l y d e s c e n d i n g a n d w e s t e r l y i n t h e h i g h t r o p o s p h e r e ( F i g u r e 7 . 6 . 1 ) . T h i s c y c l o n i c a l l y — t u r n i n g d r y s t r e a m i s c o n fl u e n t w i t h a S p a t i a l l y - l i m i t e d A M A a n d o v e r r u n s a l o w e r - l e v e l c y c l o n i c a l l y - t u r n i n g m o i s t a i r s t r e a m ( t h e C M A ) . T h e c o n fl u e n c e z o n e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d t h e A M A t i l t s f o r w a r d w i t h h e i g h t a s a k a t a f r o n t s t r u c t u r e . A n i n i t i a l s t r a t o s p h e r i c I P V m a x i m u m i s p r e s e n t u p s t r e a m o f t h e c y c l o g e n e s i s r e g i o n . I n t r u s i o n o f t h e I P V m a x i m u m i n t o t h e t r o p o s p h e r e w e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r a n d t h e i n c r e a s e d e x t e n t o f t h e A M A a n d C M A m a r k t h e t r a n s i t i o n t o t h e m a t u r e p h a s e o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t T h e m a t u r e p h a s e i s c h a r a c t e r i z e d b y a w e l l - d e fi n e d A M A . T h i s a i r s t r e a m o r i g i n a t e s i n t h e l o w e r t r o p o s p h e r e a r o u n d 8 5 0 m b a n d a s c e n d s i n t o t h e m i d d l e t r o p o s p h e r e t o a p p r o x i m a t e l y 6 0 0 m b b e f o r e t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y e a s t w a r d ( F i g u r e 7 . 6 . 2 ) . T h e A M A e n t r a i n s m o i s t u r e f r o m t h e G u l f o f M e x i c o . T h e f o r w a r d - t i l t i n g k a t a f r o n t b e c o m e s m o r e s p a t i a l l y e x t e n s i v e a t t h i s t i m e . A n o t h e r d i s t i n c t i v e f e a t u r e i s t h e p r o n o u n c e d c y c l o n i c t u r n i n g o f t h e C M A . W e s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r , t h e C M A d e s c e n d s a n d ” w r a p s a r o u n d " t h e s u r f a c e c y c l o n e , c o n t r i b u t i n g t o t h e f o r m a t i o n o f a c o m m a c l o u d . T h e c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e C M A a n d t h e l o w e r p o r t i o n s o f t h e d r y s t r e a m , l o c a t e d s o u t h e a s t o f t h e c y c l o n e c e n t e r a t a b o u t 8 2 5 m b , p r o v i d e s a p o s s i b l e t r i g g e r i n g m e c h a n i s m f o r c o n v e c t i o n . P o t e n t i a l i n s t a b i l i t y i s e x p e c t e d e a s t o f t h e l i m i t i n g s t r e a m l i n e f o r t h e C M A . T h e s p l i t t i n g o f t h e d r y s t r e a m , a n d t h e c o n s e q u e n t d i f fl u e n c e , h e l p e s t a b l i s h a l o w e r l e v e l d i s c o n t i n u i t y t h a t i s e i t h e r a s u r f a c e c o l d f r o n t o r d r y l i n e . T h e e n d o f t h e m a t u r e p h a s e a n d t h e a r r i v a l o f t h e w e a k e n i n g s t a g e o f c y c l o n e 3 3 2 F i g u r e 7 . 6 . 1 . G e n e r a l i z e d C o l o r a d o C y c l o n e A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c : I n i t i a l D e v e l o p m e n t . T h e d r y s t r e a m i s s h o w n b y b r o a d b l a c k a r r o w s ; t h i n d a s h e d a r r o w s r e p r e s e n t t h e a n t i c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( A M A ) ; n a r r o w s o l i d a r r o w i s t h e c y c l o n i c m o i s t a i r s t r e a m ( C M A ) ; n a r r o w j a g g e d l i n e s a r e z o n e s o f c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A ( l o c a t e d h i g h e r i n t h e t r o p o s p h e r e t o t h e e a s t ) ; n a r r o w l i n e s e g m e n t i s t h e c o n fl u e n c e o f t h e d r y s t r e a m a n d C M A ; b r o a d l i n e i s t h e l o w l e v e l c o n fl u e n c e z o n e . " ‘ g ' g Q é - fl 1 fl ' % é b ? ’ s ” l a # 3 3 3 ’ - 1 ‘ . L ‘ E l s ' s a t " V I . ” ’ . - \ ~ - ” F i g u r e 7 . 6 . 2 . G e n e r a l i z e d C o l o r a d o C y c l o n e A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c . M a t u r i t y . S a m e a s F i g u r e 7 . 6 . 1 , e x c e p t f o r m a t u r e c y c l o n e s . 3 3 4 F i g u r e 7 . 6 . 3 . G e n e r a l i z e d C o l o r a d o C y c l o n e A i r fl o w a n d C o n fl u e n c e S c h e m a t i c : W e a k e n i n g . S a m e a s F i g u r e 7 . 6 . 1 , e x c e p t f o r w e a k e n i n g c y c l o n e s . 3 3 5 d e v e l o p m e n t i s m a r k e d b y t h e r e d u c t i o n i n t h e s p a t i a l e x t e n t o f t h e A M A a n d a n o r t h w a r d s h i f t o f t h e l o c a t i o n o f t h e C M A ( F i g u r e 7 . 6 . 3 ) . A l s o a t t h i s t i m e t h e d r y s t r e a m s p l i t s i n t o w e l l - d e fi n e d b r a n c h e s , o n e c u r v i n g c y c l o n i c a l l y o v e r t h e c y c l o n e c e n t e r a n d t h e o t h e r t u r n i n g a n t i c y c l o n i c a l l y . T h e A t l a n t i c O c e a n i s t h e o n l y s o u r c e o f m o i s t u r e t o t h e c y c l o n e , a s n e i t h e r t h e A M A n o r C M A t r a v e r s e t h e G u l f o f M e x i c o a t t h i s t i m e . T h e w e a k e n i n g s t a g e o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t i s a c c o m p a n i e d b y a r e d u c t i o n i n t h e m a g n i t u d e o f I P V a d v e c t i o n , p o s s i b l y d u e t o r i s i n g m o t i o n i n t h e u p p e r t r o p o s p h e r e c a u s i n g t h e I P V m a x i m u m t o r e t r e a t u p w a r d . T h e a m p l i t u d e o f t h e i s e n t r o p i c s u r f a c e s d e c r e a s e s a t t h i s t i m e a n d u p p e r l e v e l w i n d m a x i m a w e a k e n . 7 . 4 . L i m i t a t i o n s o f t h i s R e s e a r c h . C o l o r a d o c y c l o n e s a r e a t r a n s i e n t a n d v a r i a b l e p h e n o m e n o n . A n a t t e m p t t o c a t e g o r i z e w i n t e r c y c l o n e s b y b a s i c d i f f e r e n c e s i n d e e p e n i n g a s v i e w e d o n s u r f a c e p r e s s u r e m a p s h a s i l l u m i n a t e d s e v e r a l p o s s i b l e v a r i a t i o n s i n s t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n . A s d i s c u s s e d i n 7 . 2 , t h e s e s t r u c t u r a l v a r i a t i o n s s u g g e s t t h a t s o m e a s p e c t s o f t h e e x i s t i n g a i r s t r e a m a n d l i f e c y c l e l i t e r a t u r e h a v e r e l e v a n c e f o r c y c l o n e s o f v a r y i n g i n t e n s i t y a n d t h a t a g e n e r a l i z e d c o n c e p t u a l m o d e l i s p e r t i n e n t f o r c e n t r a l U . S . l e e c y c l o n e s . A s w i t h m a n y r e s e a r c h p r o j e c t s , s u b j e c t i v e d e c i s i o n s d u r i n g t h e c o u r s e o f t h e r e s e a r c h r e s u l t e d i n l i m i t a t i o n s i n t h e s c o p e o f t h e s t u d y a n d i n t e r p r e t a t i o n o f t h e r e s u l t s . W h a t I v i e w a s t h e m o s t i m p o r t a n t o f t h e s e l i m i t a t i o n s a r e l i s t e d b e l o w : a ) S a m p l e s i z e . S u b d i v i s i o n o f t h e C o l o r a d o c y c l o n e s a m p l e i n t o t h r e e c a t e g o r i e s r e s u l t e d i n c o m p o s i t e s r e p r e s e n t e d b y a s f e w a s 1 0 c y c l o n e s . A l t h o u g h t h e p o n , r o i F w e a . a n u o l k e s e t s o e r i o a a g n a e r m e t c e k s h c v r g c b s t n f d F r t i t e S s y c a e e r t h e y o i r e h n h t v t r p c g s r e r e r o o a h e o d r i r u a l u l t u l n c o l u o o n p c a e v i o t h r u u c c d G t n g e e v u i i e b m o b R e o d r d n a a i t e i u r s i e y n t t e r t g r i t n l e r e e h b s ( T o a t a n a t t s o s e s ) l p a t t n c t P r h e h i i e g n n n d o S h B d a s i i h e a . d r a o a p u g e e d i o l n v e t n m n r e g e d e t v u e d s i m r e e f w r d u n i e c n l e i i t n e m e i a i o n d t m t c d h e r r e a h m n n T n a e s e i g l o c d ) m e t e a e v h u t k g o c o l s c p r y . b o n t a C l u e s o n r f e e c e p l i t s e h r t t l i e o u g s t d s t t i t a c o e t e h g n w i n y T t r e i c o i h n t , r o n o p a t e e a i i l l r g e s s s e a r m p a i e s o 8 s s s o a e s m ( m e a s g N z e i i c a i s a e 9 s o v s d o r l e t 1 a a o p h r l t e i a t o r w n . i t f p o l m i a A s i u D 6 n a o y b p r p f i ; t b d c d s r c c e c r y s o d c t i l r g a a u l e H n l s r f a s a e i o o n o d e e h f e l d i c f c t i t t h i t d h e e t e R u e e n o v h a r a n r w i a s o g s y a h d n , i o e d o e l r e n t e n i l t C n v y e l e n a s a l m l a y e v e l t e o i c o e a h d i d a v h u n . d r t t y d p r e a t t o e e e n a a o e e i l l p t u n m s r t e v t t c T n u . y b e , t h R b v , v i s e p a e e m n a t l a s o a s d r t e a i l e i l u a t c n d t c h e i u s r t o n e l 1 r s h u o 9 i l t 8 t b i g d i r p f v t t 7 g o e l i r a m p e l l e e y t i w e s l ) i a a a u b s g c m , c e e i t d r s e n i d e e n s . c y c r m h o s m s p r l h u n e a a C o n t n i i c o n y l c . e o p a y s s t t r s t i t c r e I s l t w m o o , f f g m m p l r e t o h p o r e l m t w e i r p l o o e i i c e t l s d a c s r i r a r e h n e t r n e e t e i R e n d a i s fi a i a t n s r a o i c s d e a i n i m d e t e d i h . e s t s e m n s o c n t e t l y s l f s h p d . t i u a l e d e r a h e t h l e o c i l r i n s i m c o T fi i e r r s i l t e a a r r y n w n i p t c q h N t t e k m l t e i t g l y r r r e h h D o u h e d t e t y l e i o t c t F s o n o t c a m - x o a n f , l h t o e w r p n e p p r u e s o m e w t a m a i i l a h l G n e , s s t m o y i C e a t . a a o r e l d o n s o t l i l e g a a r p i i n f b a a a t t r n g n o a m n e n o i c t a i l f g r h a n s d o m t s o e t t l l h m e f i n t t u r . i r n e i s e o i e e p d z a g e a e d a r o t u t p u s i D h s e a i r i a t g r m A s t b c a h i g p a r n B o i n r a N g g n e e o n i o r s s i l l e n y g c e s r y r P y u t a u e s s d s i t c e a n h g s t i t a e o c h t o e e a t r f s i b t l h r o i o n a i a a u f a t u e l o h n n n r o i g g e fi v o e l a e e e r e f d o d c e n d e e n h . m c r e C c c n e o l t d s t i z u s y e l e c t d s e p a l l i e h a n c y e h C a n f e o o m u r u s s 3 3 6 s e a s o n a l c r i t e r i a m a y h e l p d e s c r i b e v a r y i n g b e h a v i o r s o f m i d - w i n t e r v s . l a t e s p r i n g 3 3 7 C o l o r a d o c y c l o n e s , f o r i n s t a n c e . c ) A n a l y s i s t o o l s . C o m p o s i t i n g w a s a l o g i c a l c h o i c e f o r i n v e s t i g a t i o n o f a t i m e s e q u e n c e o f c y c l o n e s t a g e s . H o w e v e r , t h e i n t e r p r e t a t i o n a n d c o m p a r i s o n o f f e a t u r e s t h r o u g h v i s u a l i n s p e c t i o n o f n u m e r o u s m a p s p r o v e d d i f f i c u l t . U n f o r t u n a t e l y , e l i m i n a t i o n o f i n t e r m e d i a t e i s e n t r o p i c s u r f a c e s w o u l d h a v e r e s u l t e d i n t h e l o s s o f i m p o r t a n t d a t a a n d t h e c o n t i n u u m o f a i r s t r e a m s p r e s e n t b e t w e e n c e r t a i n l e v e l s w o u l d h a v e b e e n m i s s e d . C a l c u l a t i n g d i f f e r e n c e m a p s w o u l d h a v e e n a b l e d e a s i e r c o m p a r i s o n o f c o m p o s i t e s b e t w e e n g r o u p s , b u t w o u l d a l s o h a v e g r e a t l y i n c r e a s e d t h e n u m b e r o f m a p s . F i n e r v e r t i c a l r e s o l u t i o n o f i s e n t r o p i c s u r f a c e s w o u l d h a v e p e r m i t t e d m o r e d e t a i l i n o r d e r t o d i s c e r n v e r t i c a l e x t e n t a n d s p a t i a l c o n t i n u i t y o f t h e c o n fl u e n c e z o n e s a n d t h e A M A a n d C M A . C a l c u l a t i o n o f r e p r e s e n t a t i v e c r o s s e c t i o n s a n d s o u n d i n g s a l s o w o u l d h a v e b e e n q u i t e v a l u a b l e f o r d e s c r i b i n g t h e a t m o s p h e r i c s t a b i l i t y , t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y p a t t e r n s , f r o n t a l s t r u c t u r e s a n d t h e s t r u c t u r e o f t r o p o p a u s e d e p r e s s i o n s . ( 1 ) V a r i a b l e s . S u r f a c e p r e s s u r e m a p s s i m p l i fi e d i d e n t i f i c a t i o n o f t h e c y c l o n e s . H o w e v e r , t h e u s e o f l o w l e v e l a b s o l u t e v o r t i c i t y t o i d e n t i f y s y s t e m s m a y h a v e b e e n m o r e r e v e a l i n g , p a r t i c u l a r l y f o r t h e N D C c a s e s , w h e r e s u r f a c e p r e s s u r e w a s d e c e p t i v e . S i m i l a r l y , i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y c o m p o s i t e s f o r l o w e r t r o p o s p h e r i c s u r f a c e s c o u l d h a v e b e e n u s e d t o i d e n t i f y t h e p r e s e n c e o f t h e r m a l l y - i n d u c e d c i r c u l a t i o n s . M a p s o f 3 0 0 m b t e m p e r a t u r e a n d 5 0 0 m b v o r t i c i t y w o u l d h a v e b e e n u s e f u l f o r r e l a t i n g t h e I P V r e p r e s e n t a t i o n o f t r o p o p a u s e f o l d s t o q u a s i g e o s t r o p h i c t h e o r y . e ) T r a n s l a t i o n v e c t o r . C a l c u l a t i o n o f t h e m e a n s p e e d o f t h e s y s t e m w a s b a s e d u p o n t h e a v e r a g e s p e e d o f t h e s u r f a c e c y c l o n e . U s e o f t h e m e a n v e c t o r a s s u m e s t h a t 3 3 8 t h e r e a r e n o c h a n g e s o f s h a p e o f t h e c y c l o n e o r a c c e l e r a t i o n s i n c y c l o n e m o v e m e n t ( i . e . , t h e s y s t e m e x i s t s i n a s t e a d y s t a t e ) . E r r o r a l s o m a y h a v e a r i s e n i n t h e d e t e r m i n a t i o n o f t h e c o o r d i n a t e s o f t h e l o w p r e s s u r e c e n t e r a t a n y o r a l l t i m e s t e p s . A d d i t i o n a l l y , s u b t r a c t i n g t h e t r a n s l a t i o n v e c t o r f r o m t h e t i m e t - 1 2 w i n d fi e l d m a k e s t h e a s s u m p t i o n t h a t t h e w a v e i s p r o p a g a t i n g a t t h e m e a n r a t e o f s p e e d p r i o r t o c y c l o g e n e s i s . 7 . 5 . F u t u r e R e s e a r c h . R e m a i n i n g q u e s t i o n s a r e m a n y . A l b e r t a l e e c y c l o n e s , p o s s i b l y o r i g i n a t i n g i n d i f f e r e n t m i d - t r o p o s p h e r i c fl o w r e g i m e s a n d m o r e r e m o t e t o G u l f o f M e x i c o a n d A t l a n t i c m o i s t u r e , m a y e x h i b i t d e v e l o p m e n t m o r e r e l a t e d t o p o t e n t i a l v o r t i c i t y a d v e c t i o n t h a n t e m p e r a t u r e o r m o i s t u r e a d v e c t i o n s . T h e m e t h o d s e m p l o y e d i n t h i s a n a l y s i s w o u l d b e a p p r o p r i a t e i n a s t u d y o f t h e s e n o r t h e r n U . S . s y s t e m s . G u l f c o a s t a n d A t l a n t i c c y c l o n e s c o u l d b e e x a m i n e d w i t h t h e a p p r o a c h u s e d h e r e . W h i l e t h e C o l o r a d o l e e c y c l o n e s a p p e a r t o i n i t i a t e w i t h t h e i n f u s i o n o f s t r a t o s p h e r i c a i r , c o a s t a l c y c l o n e s m a y u n d e r g o a d r a m a t i c a l l y d i f f e r e n t f o r m o f i n t e n s i fi c a t i o n , a s d e m o n s t r a t e d i n c a s e s t u d i e s b y D a v i s a n d E m m a n u e l ( 1 9 9 1 a n d D a v i s ( 1 9 9 2 ) . C o a s t a l s y s t e m s , o r i g i n a t i n g a l o n g e x t r e m e l y s t r o n g t h e r m a l g r a d i e n t s , m a y i n i t i a t e a s s u r f a c e d i s t u r b a n c e s , s t r e n g t h e n i n g u p w a r d i n t o t h e t r o p o s p h e r e , r a t h e r t h a n t h e a p p a r e n t t o p - d o w n s e q u e n c e o f s t r e n g t h e n i n g f o r C o l o r a d o c y c l o n e s . P r o c e s s e s i n d u c i n g c y c l o g e n e s i s m a y b e f o c u s s e d n e a r t h e u p p e r t r o p o s p h e r e f o r I c e c y c l o n e s a n d i n t h e l o w e r t r o p o s p h e r e f o r t h e c o a s t a l c y c l o n e s . T h e z o n e s o f c o n fl u e n c e b e t w e e n d i f f e r e n t a i r s t r e a m s a r e o f o b v i o u s i m p o r t a n t i n g e n e r a t i n g h u m i d i t y a n d t e m p e r a t u r e f r o n t s f r o m t h e s u r f a c e t o t h e u p p e r t r o p o s p h e r e . 3 3 9 A s t u d y m o r e d i r e c t e d t o w a r d r e v e a l i n g t h e s e s t r u c t u r e s s h o u l d b e c o n d u c t e d w i t h a l a r g e s a m p l e , a p p e n d i n g t h e a i r s t r e a m fi n d i n g s o f t h i s d i s s e r t a t i o n . Q u e s t i o n s t o b e i n v e s t i g a t e d i n c l u d e : a ) W h a t i s t h e v e r t i c a l s t r u c t u r e o f c o n fl u e n c e z o n e s i n a d e v e l o p i n g C o l o r a d o c y c l o n e ? b ) T o w h a t e x t e n t a r e t h e s e c o n fl u e n c e z o n e s a s s o c i a t e d w i t h t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y f r o n t s ? c ) D o t h e s e f r o n t s fi t w i t h i n c u r r e n t c o n c e p t u a l m o d e l s o f s u r f a c e a n d u p p e r a i r f r o n t s ? d ) W h a t d o t h e c o m p o s i t e fi n d i n g s f o r a i r s t r e a m s a n d f r o n t s r e v e a l a b o u t t h e o c c l u s i o n p r o c e s s i n m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s ? F i n a l l y , m o r e " g r o u n d t r u t h " r e g a r d i n g c l o u d a n d p r e c i p i t a t i o n p a t t e r n s n e e d s t o b e i n c o r p o r a t e d w i t h t h e a i r s t r e a m fi n d i n g s , i n o r d e r t o d e s c r i b e t h e c l o u d c o v e r , c l o u d s t y p e s , a n d t y p e o f p r e c i p i t a t i o n a s s o c i a t e d w i t h t h e c o n fl u e n c e z o n e s a n d s l a n t w i s e a s c e n d i n g m o t i o n s u g g e s t e d i n t h e c o m p o s i t e s . 7 . 6 . A p p l i c a t i o n s . T h e u s e o f t h e ” a i r s t r e a m " a p p r o a c h t o i d e n t i f y s t a g e s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t s h o u l d b e o f v a l u e i n f o r e c a s t i n g . E a c h d e v e l o p m e n t t y p e i l l u s t r a t e d i n t h i s s t u d y w a s d i s t i n c t f r o m t h e o t h e r s i n t e r m s o f t h e t i m e o f a p p e a r a n c e o f a i r s t r e a m s ( p a r t i c u l a r l y t h e A M A a n d C M A ) a n d t h e m a g n i t u d e o f I P V i n v o l v e d . T h e o c c u r r e n c e o f c e r t a i n a i r s t r e a m s i s a s s o c i a t e d w i t h s t a g e s o f c y c l o n e d e v e l o p m e n t , a n d t h e e v o l u t i o n o f t h e s e 3 4 0 s t a g e s h a s b e e n s h o w n i n t h i s d i s s e r t a t i o n . F o r i n s t a n c e , t h e n o r t h w a r d s h i f t o f t h e C M A o r d e v e l o p m e n t o f a f o r w a r d - t i l t i n g c o n fl u e n c e b e t w e e n t h e d r y s t r e a m a n d A M A c a n b e u s e d t o a s s e s s c u r r e n t a n d f u t u r e c y c l o n e d e v e l o p m e n t . S i m i l a r l y , t h e i n t r u s i o n a n d r e c e s s i o n o f s t r a t o s p h e r i c I P V , a t l e a s t f o r C o l o r a d o c y c l o n e s , i s c l o s e l y a s s o c i a t e d i n t i m e w i t h d e v e l o p m e n t a n d d i s s i p a t i o n o f t h e c y c l o n i c c i r c u l a t i o n . F o r t e a c h i n g p u r p o s e s , t h e c o n t i n u e d r e fi n e m e n t o f c o n c e p t u a l m o d e l s c a n o n l y e n h a n c e s t u d e n t u n d e r s t a n d i n g o f a i r fl o w a n d e v o l u t i o n o f b a r o c l i n i c w a v e s . T h i s s t u d y h a s l i n k e d n u m e r o u s p r e v i o u s m e t e o r o l o g i c a l m o d e l s a n d h a s e x t e n d e d t h e m t h r o u g h t i m e a n d s p a c e t o p r o v i d e a t h r e e - d i m e n s i o n a l p i c t u r e o f t h e c e n t r a l U . S . c y c l o n e . R a t h e r t h a n c o n t i n u i n g t o o f f e r t h e N o r w e g i a n m o d e l a n d c o n v e n t i o n a l s u r f a c e f r o n t a l a n a l y s i s a s t h e b e s t d e p i c t i o n s o f c y c l o n e s , w e c a n p u t f o r t h a v i e w o f t h e d e v e l o p i n g s y s t e m t h a t a c c o u n t s f o r t h e r e g i o n s o f a s c e n t a n d d e s c e n t a n d s t a t i c a n d p o t e n t i a l i n s t a b i l i t y i n t e r m s o f t h r e e - d i m e n s i o n a l a i r s t r e a m s . T h r o u g h t h e u s e o f i m p r o v e d c o n c e p t u a l m o d e l s , s u c h a s t h e m o d i fi e d a i r fl o w m o d e l p r e s e n t e d i n s e c t i o n 7 . 3 , t h e u n d e r s t a n d i n g o f c y c l o n e a i r fl o w n e e d n o l o n g e r b e v i e w e d a s z o n e s o f a s c e n t a n d d e s c e n t a s s o c i a t e d w i t h s i m p l i s t i c s u r f a c e f r o n t s . T h i s s t u d y a l s o p r o v i d e s a n e x a m p l e o f u s i n g s y n o p t i c c l i m a t o l o g y t o v a l i d a t e c o n c e p t u a l m o d e l s d e v e l o p e d b y t h e m e t e o r o l o g i c a l c o m m u n i t y . F u t u r e s t u d i e s t h a t c o m b i n e m e t e o r o l o g i c a l t h e o r i e s ( s u c h a s q u a s i g e o s t r o p h i c o r I P V t h e o r y ) a n d c l i m a t o l o g i c a p p r o a c h e s ( s u c h a s c o m p o s i t i n g ) c a n o n l y e n h a n c e t h e u n d e r s t a n d i n g o f a t m o s p h e r i c p h e n o m e n a . L I T E R A T U R E C I T E D L I T E R A T U R E C I T E D A c h t o r , T . H . a n d L . H . H o r n , 1 9 8 6 : S p r i n g s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s . P a r t 1 : U s e o f c o m p o s i t e s t o r e l a t e u p p e r a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c w i n d fi e l d s . J o u r n a l c f C l i m a t e a r _ 1 d A p p l i e d M e t e o r o l o g y , 2 5 , 7 3 2 - 7 4 3 . B a r n e s , S . L . , 1 9 6 4 : A t e c h n i q u e f o r m a x i m i z i n g d e t a i l s i n n u m e r i c a l w e a t h e r m a p a n a l y s i s . J o u r m o f A p p l i e d M e t e o r o l o g y , 3 , 3 9 6 - 4 0 9 . B e l l , G . D . a n d L P . B o s a r t , 1 9 8 9 : A 1 5 - y e a r c l i m a t o l o g y o f N o r t h e r n H e m i s p h e r e 5 0 0 m b c l o s e d c y c l o n e a n d a n t i c y c l o n e c e n t e r s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 7 , 2 1 4 2 - 2 1 6 3 . B i e r l y , G B . a n d J . A . H a r r i n g t o n , J r . , 1 9 9 5 : A c l i m a t o l o g y o f t r a n s i t i o n s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s : 1 9 6 1 - 1 9 9 0 . J o u r n a l o f C l i m a t e , 8 , 8 5 3 - 8 6 3 . B l u e s t e i n , H . B . , 1 9 9 3 : S y n o p t i c - D y n a m i c M e t e o r o l o g y i n t h e M i d - L a t i t u d e s . V o l , I I . O b s c r v a t i o n s a n d T h e o g t o f W e a t h e r S y s t e m s . O x f o r d U n i v e r s i t y P r e s s , N e w Y o r k , 1 8 0 - 2 2 9 . B e r g e r o n , T . , 1 9 3 7 : O n t h e p h y s i c s o f f r o n t s . B u l l e t i n c f t h e A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i c g z , 1 8 , 2 6 5 - 2 7 5 . B j e r k n e s , J . , 1 9 1 9 : O n t h e s t r u c t u r e o f m o v i n g c y c l o n e s . G e o f y s i s k e p r l i k a s j o n e r , 1 , 1 - 8 . B j e r k n e s , J . , 1 9 3 7 : T h e o r i e d e r a u s s e r t r o p i s c h e n l e o n e n b i l d i n g . M e t c o r o l , Z , 5 4 , 4 6 2 - 4 6 6 . B j e r k n e s , J . a n d H . S o l b e r g , 1 9 2 2 : L i f e c y c l e o f c y c l o n e s a n d t h e p o l a r f r o n t t h e o r y o f a t m o s p h e r i c c i r c u l a t i o n . G c o p h y s , P u c k , 3 , 1 - 1 8 . B j e r k n e s , J . a n d J . H o l m b o e , 1 9 4 4 : O n t h e t h e o r y o f c y c l o n e s . q u r n a l o f M e t e o r o l o g y , 1 , 1 - 2 2 . B r o w n i n g , K . A . , 1 9 9 0 : O r g a n i z a t i o n o f c l o u d s a n d p r e c i p i t a t i o n i n e x t r a t r o p i c a l c y c l o n e s . E x t r a t r o p i c a l C y c l o n e s : T h c E r i k P a l m e n M e m o r i a l V o l p m c , A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 1 2 9 - 1 5 3 . 3 4 1 3 4 2 B r o w n i n g , K . A . , 1 9 7 1 : R a d a r m e a s u r e m e n t s o f a i r m o t i o n n e a r f r o n t s . W e a t h e r , 2 6 , 3 2 0 - 3 4 0 . B r o w n i n g , K . A . a n d F . F . H i l l , 1 9 8 5 : M e s o s c a l e a n a l y s i s o f a p o l a r t r o u g h i n t e r s e c t i n g w i t h a p o l a r f r o n t . m g t e r l y J o u r n a l o f t h e R o y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 1 1 1 , 4 4 5 - 4 6 2 . B r o w n i n g , K . A . a n d G A . M o n k , 1 9 8 2 : A s i m p l e m o d e l f o r t h e s y n o p t i c a n a l y s i s o f c o l d f r o n t s . Q u a r t e r l y J o u r n a l o f t h e R c y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e g t , 1 0 8 , 4 3 5 - 4 5 2 . B r o w n i n g , K . A . a n d C W . P a r d o e , 1 9 7 3 : S t r u c t u r e o f l o w l e v e l j e t s t r e a m s a h e a d o f m i d - l a t i t u d e c o l d f r o n t s . Q u a r t e r l y J o u r n a l o f t h e R c y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 9 9 , 6 1 9 - 6 3 8 . B r o w n i n g , K . A . a n d T . W . H a r r o l d , 1 9 6 9 : A i r m o t i o n a n d p r e c i p i t a t i o n g r o w t h i n a w a v e d e p r e s s i o n . Q p a r t e r l y J o u r n a l o f t h e R o y a l M c t e o r o l o g y S o c i e g z , 9 5 , 2 8 8 - 3 0 9 . B u z z i , A . a n d S . T i b a l d i , 1 9 7 8 : C y c l o g e n e s i s i n t h e l e e o f t h e A l p s : A c a s e s t u d y . s m a t g r l y q u r p a l c f m c R o y a l M c t c c r o l c g i g l S c c i c t y , 1 0 4 , 2 7 1 - 2 8 7 . C a r l s o n , T . N . , 1 9 9 1 : M i c - l a t i t u d e W e a t h e r S y s t e m s . H a r p e r C o l l i n s A c a d e m i c , L o n d o n , 5 0 7 p p . C a r l s o n , T . N . , 1 9 8 7 : C l o u d c o n fi g u r a t i o n i n r e l a t i o n t o r e l a t i v e i s e n t r o p i c m o t i o n . S a t e l l i t e a n d R a d a r I m a g e r y I n t e t p r e t a t i o n ( p r e p r i n t v o l . , w o r k s h o p a t U K M e t e o r o l o g i c a l O f fi c e ( M . B a d e r s a n d T . W a t e r s , e d s . E U M E T S A T , D a r m s t a d t , F R G , 4 3 - 6 1 . C a r l s o n , T . N . , 1 9 8 0 : A i r fl o w t h r o u g h m i d - l a t i t u d e c y c l o n e s a n d t h e c o m m a c l o u d p a t t e r n . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 0 8 , 1 4 9 8 - 1 5 0 9 . C a r l s o n , T N . a n d F . H . L u d h a m , 1 9 6 8 : C o n d i t i o n s f o r t h e o c c u r r e n c e o f s e v e r e l o c a l s t o r m s . T e l l p s , 2 0 , 2 0 3 - 2 2 6 . C a r r , F . H . a n d L P . M i l l a r d , 1 9 8 5 : A c o m p o s i t e s t u d y o f c o m m a c l o u d s a n d t h e i r a s s o c i a t i o n w i t h s e v e r e w e a t h e r o v e r t h e G r e a t P l a i n s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i c w , 1 1 3 , 3 7 0 - 3 8 7 . C a s t l e , J . A . , J . D . L o c a t e l l i , J . E . M a r t i n a n d R V . H o b b s , 1 9 9 6 : S t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n o f w i n t e r c y c l o n e s i n t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s . P a r t I V . E v o l u t i o n o f a d r y t r o u g h o n 8 - 9 M a r c h 1 9 9 2 , M c n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 2 4 , 1 5 9 1 - 1 5 9 5 . C h a r n e y , L G , 1 9 4 7 : T h e d y n a m i c s o f l o n g w a v e s i n a b a r o c l i n i c w e s t e r l y c u r r e n t . J o u r n a l o f M e t e o r o l o g y , 1 4 , 1 2 5 9 - 1 2 6 5 . 3 4 3 C l a r k , J . H . E . , 1 9 9 0 : A n o b s e r v a t i o n a l a n d t h e o r e t i c a l s t u d y o f C o l o r a d o l e e c y c l o g e n e s i s . J o u r n a l c f t h e A t m o s p h c r i c S c i e n c e s , 4 7 , 1 5 4 1 - 1 5 6 1 . C o l l i n s , W . G . a n d L S . G a n d i n , 1 9 9 0 : C o m p r e h e n s i v e q u a l i t y c o n t r o l a t t h e N a t i o n a l M e t e o r o l o g i c a l C e n t e r . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 8 , 2 7 5 2 - 2 7 6 7 . C r e s s m a n , G . P . , 1 9 6 1 : A d i a g n o s t i c s t u d y o f m i d - t r o p o s p h e r i c d e v e l o p m e n t . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 8 9 , 7 4 - 8 2 . D a n i e l s e n , E . F . , 1 9 6 8 : S t r a t o s p h e r i c - t r o p o s p h e r i c e x c h a n g e b a s e d o n r a d i o a c t i v i t y , o z o n e a n d p o t e n t i a l v o r t i c i t y . J c h r n a l o f t h c A t m o s p h e r i c S c i e n g s , 2 5 , 5 0 2 - 5 1 8 . D a n i e l s e n , E . F . , 1 9 6 6 : R e s e a r c h i n f o u r - d i m e n s i o n a l d i a g n o s i s o f c y c l o n i c s t o r m c l o u d s y s t e m s . S c i R e p N o . 1 , C o n t r a c t A F 1 9 ( 6 2 8 ) - 4 7 6 2 , P e n n s y l v a n i a S t a t e U n i v e r s i t y , 5 3 p p . D a n i e l s e n , E . F . , R . B l e c k , J . S h e d l o v s k y , A . W a r t b u r g , P . H a a g e n s o n a n d W . P o l l a c k , 1 9 7 0 : O b s e r v e d d i s t r i b u t i o n o f r a d i o a c t i v i t y , o z o n e , a n d p o t e n t i a l v o r t i c i t y a s s o c i a t e d w i t h t r o p o p a u s e f o l d i n g . o o f h s i R s e a r c h , 7 5 2 3 5 3 - 2 3 6 1 . D a v i s , C . A . , 1 9 9 2 : A p o t e n t i a l v o r t i c i t y d i a g n o s i s o f t h e i m p o r t a n c e o f i n i t i a l s t r u c t u r e a n d c o n d e n s a t i o n a l h e a t i n g i n o b s e r v e d e x t r a t r o p i c a l c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h c r R e v i e w , 1 2 0 , 2 4 1 0 - 2 4 2 8 . D a v i s , C A . a n d K . A . E m m a n u e l , 1 9 9 1 : P o t e n t i a l v o r t i c i t y d i a g n o s t i c s o f c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h c r R c v i c w , 1 1 9 , 1 9 2 9 - 1 9 5 3 . D i n e s , H . , 1 9 1 1 : T h e v e r t i c a l t e m p e r a t u r e d i s t r i b u t i o n i n t h e a t m o s p h e r e o v e r E n g l a n d , a n d s o m e r e m a r k s o n t h e g e n e r a l a n d l o c a l c i r c u l a t i o n . P h i l o s o h i T r a n s a c t i o n s , S e r . A . , 2 5 3 - 2 7 8 . D j u r i c , D . , 1 9 9 4 : W e a t h e r A n fl y s i s , P r e n t i c e - H a l l , I n c . , E n g l e w o o d C l i f f s , N e w J e r s e y , 3 0 4 p p . D j u r i c , D . a n d D . S . L a d w i g , 1 9 8 3 : S o u t h e r l y l o w l e v e l j e t i n t h e w i n t e r c y c l o n e s o f t h e s o u t h w e s t e r n G r e a t P l a i n s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 1 , 2 2 7 5 - 2 2 8 1 . E a d y , E . T . , 1 9 4 9 : L o n g w a v e s a n d c y c l o n e w a v e s . T e l l u s , 1 , 3 3 - 5 2 . E l i a s s e n , A . , 1 9 6 5 : M o t i o n s o f i n t e r m e d i a t e s c a l e : F r o n t s a n d c y c l o n e s . I n : A d v a n c e s i n E a r t h S c i e n c e . C o n t r i b u t i o n s t o t h e I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n t h e E a r t h S c i e n c e s . P . M . H u r l e y ( e d . ) , 1 1 1 - 1 3 8 . 3 4 4 E r t e l , H . , 1 9 4 2 : E i n N e u r h y d r o d y n a m i c W i r b e l s a t z . M e t e o r o l . Z . , 5 9 , 2 7 1 - 2 8 1 . E s p y , J . P . , 1 8 4 1 : T h e P h i l o s o p h y o f S t o r m s , L i t t l e a n d B r o w n , B o s t o n . F a w c e t t , E B . a n d H . K . S a y l o r , 1 9 6 5 : A s t u d y o f t h e d i s t r i b u t i o n o f w e a t h e r a c c o m p a n y i n g C o l o r a d o c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W c a t h c r R e v i c w , 9 3 , 3 5 9 - 3 6 7 . F e r r e l , W . , 1 8 6 0 : T h e m o t i o n s o f fl u i d s a n d s o l i d s r e l a t i v e t o t h e e a r t h ’ s s u r f a c e . T _ h c M a m e m a t i g M o n t h l y , 2 . F r e d e r i c k s e n , J . S . , 1 9 7 9 : T h e e f f e c t s o f l o n g p l a n e t a r y w a v e s o n r e g i o n s o f c y c l o g e n e s i s : L i n e a r t h e o r y . J o u r n a l c f t h e A t m o s p h e r i c S c i e n c e s , 3 6 , 1 9 5 - 2 0 4 . G a n d i n , L . S . , 1 9 8 8 : C o m p l e x q u a l i t y c o n t r o l o f m e t e o r o l o g i c a l o b s e r v a t i o n s . M c n m l y W e a m c r R c v i e w , 1 1 6 , 1 1 3 7 - 1 1 5 6 . G o l d i n g , B . , 1 9 8 4 : A s t u d y o f t h e s t r u c t u r e o f m i d - l a t i t u d e d e p r e s s i o n s i n a n u m e r i c a l m o d e l u s i n g t r a j e c t o r y t e c h n i q u e s . I : D e v e l o p m e n t o f i d e a l b a r o c l i n i c w a v e s i n d r y a n d m o i s t a t m o s p h e r e s . m a t c r l y J o u r n a l o f t h e R o y a l M e t e o r o l o g i fl S o c i e t y , 1 1 0 , 8 4 7 - 8 7 9 . G r e e n , J . S . A . , F . H . L u d l a m , a n d J . F . R . M c I l v e e n , 1 9 6 6 : I s e n t r o p i c r e l a t i v e - fl o w a n a l y s i s a n d t h e p a r c e l t h e o r y . Q u a t t e r l y J o u r h a l o f t h c R c y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 9 2 , 2 3 2 - 2 5 1 . H a r m a n , J . R . , R . R o s e n , a n d W . C o r c o r a n , 1 9 8 0 : W i n t e r c y c l o n e s a n d c i r c u l a t i o n p a t t e r n s o n t h e w e s t e r n G r e a t L a k e s . P h y s i c fl G e o g r a p h y , 1 , 2 8 - 4 1 . H a r r o l d , T . W . , 1 9 7 3 : M e c h a n i s m s i n fl u e n c i n g t h e d i s t r i b u t i o n o f p r e c i p i t a t i o n w i t h i n a b a r o c l i n i c d i s t u r b a n c e s . Q u a r t e r l y q u r p a l a o f t h e R o y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 9 9 , 2 3 2 - 2 5 1 . H a y d e n , B . P . a n d W . S m i t h , 1 9 8 2 : S e a s o n t o s e a s o n c y c l o n e f r e q u e n c y p r e d i c t i o n . M o n t h l y W e a t h e r R c v i e y y , 1 1 0 , 2 3 9 - 2 5 3 . H a y e s , J . L . , R . T . W i l l i a m s , a n d M . A . R e n n i c k , 1 9 8 7 : L e e c y c l o g e n e s i s . P a r t 1 : A n a l y t i c s t u d i e s . J o u t h a t c f m c A t m c s p h c r i c S c i c n c e s , 4 4 , 4 3 2 - 4 4 2 . H e l m h o l t z , H . , 1 8 7 6 : W i r b e l s t u r m e u n d G e w i t t e r . D c u t s c h e R u n d s c h a u , 6 , 3 6 3 - 3 8 0 . H e m l e r , M . G . , 1 9 8 7 : D o p p l e r w i n d p r o f i l e r e x a m i n a t i o n o f c l o u d e d g e s . M S . T h e s i s , D e p t . o f M e t e o r o l o g y , P e n n s y l v a n i a S t a t e U n i v e r s i t y . 3 4 5 H i r s c h b e r g , R A . a n d J . M . F r i t s c h , 1 9 9 1 : T r o p o p a u s e u n d u l a t i o n s a n d t h e d e v e l o p m e n t o f e x t r a t r o p i c a l c y c l o n e s . P a r t 1 : O v e r v i e w a n d o b s e r v a t i o n s f r o m a c y c l o n i c e v e n t . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 9 , 4 9 6 - 5 1 7 . H i r s c h b e r g , R A . a n d J . M . F r i t s c h , 1 9 9 1 : T r o p o p a u s e u n d u l a t i o n s a n d t h e d e v e l o p m e n t o f e x t r a t r o p i c a l c y c l o n e s . P a r t 2 : D i a g n o s i s a n d c o n c e p t u a l m o d e l . M o n t h l y W c a t h c r R e v i e w , 1 1 9 , 5 1 8 - 5 5 0 . H o b b s , P . V . , J . D . L o c a t e l l i a n d J . E . M a r t i n , 1 9 9 0 : C o l d f r o n t s a l o f t a n d t h e f o r e c a s t i n g o f p r e c i p i t a t i o n a n d s e v e r e w e a t h e r e a s t o f t h e R o c k y M o u n t a i n s . W e a t h e r a h a F o r e w t i n g , 5 , 6 1 3 - 6 2 6 . H o l t o n , J . R . , 1 9 7 2 : A n I n t r o d u c t i o n t o D y n a m i c M e t e o r o l o g y , A c a d e m i c P r e s s , N e w Y o r k , 3 9 1 p p . H o s l e r , B ] . a n d L A . G a m a g e , 1 9 5 6 : C y c l o n e f r e q u e n c i e s i n t h e U n i t e d S t a t e s f o r t h e p e r i o d 1 9 0 5 - 1 9 5 4 . M o n t h l y W g t h e r R e v i e w , 8 4 , 3 8 8 — 3 9 0 . H o s k i n s , B L , 1 9 9 0 : T h e o r y o f e x t r a t r o p i c a l c y c l o n e s . E x 0 i l o n ' T h E r i k P a l m e n M e m o r i a l V c l u m e , A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 6 4 - 8 0 H o s k i n s , B . J . , M . E . M c I n t y r e a n d A . W . R o b i n s o n , 1 9 8 5 : O n t h e u s e a n d s i g n i f i c a n c e o f i s e n t r o p i c p o t e n t i a l v o r t i c i t y m a p s . Q u a r t e r l y J o u r n a l o f t h e R o y a l M e t c c r c l o g i g ! S o c i e t y , 1 1 1 , 8 7 7 - 9 4 6 . H o v e n a c , R D . a n d L . H . H o r n , 1 9 7 5 : S t a t i c s t a b i l i t y a n d t h e 3 0 0 m b i s o t a c h fi e l d i n t h e C o l o r a d o c y c l o g e n e t i c a r e a . M o n t h l y W g t h e r R c v i c w , 1 0 3 , 6 2 8 - 6 3 8 . K e y s e r , D . , 1 9 8 6 : A t m o s p h e r i c f r o n t s . A n o b s e r v a t i o n a l p e r s p e c t i v e . M e s o s c a l c M e t e o r o l o g y a h g l F o r e _ c a § t i n g , P . S . R a y ( e d . ) , A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 2 1 6 - 2 5 8 . K e y s e r , D . a n d M . A . S h a p i r o , 1 9 8 6 : A r e v i e w o f t h e s t r u c t u r e a n d d y n a m i c s o f u p p e r - l e v e l f r o n t a l z o n e s . M o n m t y W g t h e r R c v i e w , 1 1 4 , 4 5 2 - 4 9 9 . K l e i n , W . H . , 1 9 5 7 : P r i n c i p a l t r a c k s a n d m e a n f r e q u e n c i e s o f c y c l o n e s a n d a n t i c y c l o n e s i n t h e N o r t h e r n H e m i s p h e r e . R e s e a r c h P a p c r N o . 4 0 . , U . S . W e a t h e r B u r e a u , U . S . G o v e r n m e n t P r i n t i n g O f fi c e , 6 0 p p . K l e i n s c h m i d t , E . , 1 9 5 7 : C y c l o n e s a n d a n t i c y c l o n e s : i n D y n a m i c M e t e o r o l o g y , b y E l i a s s e n a n d K l e i n s c h m i d t . H a n d b u c h d e r P h y s i k , 4 8 , S . F l u g g e , E d . S p r i n g e r - V e r l a g , 1 1 2 - 1 5 4 . 3 4 6 K l e i n s c h m i d t , E . , 1 9 5 0 : U b e r A u f b a u u n d E n t d t e h u n g v o n Z k l o o n e n e ( 1 . T e i l ) . M e t . R u n d s . , 3 , 1 - 6 . K o n r a d , O E . a n d S J . C o l u c c i , 1 9 8 9 : A n e x a m i n a t i o n o f e x t r e m e c o l d a i r o u t b r e a k s . M o n t h l y W e a m c r R e v i e w , 1 1 7 , 2 6 8 7 - 2 7 0 0 . K u o , Y . H . , M . A . S h a p i r o a n d E . G . D o n a l l , 1 9 9 1 : T h e i n t e r a c t i o n b e t w e e n b a r o c l i n i c a n d d i a b a t i c p r o c e s s e s i n a n u m e r i c a l s i m u l a t i o n o f a r a p i d l y i n t e n s i f y i n g e x t r a t r o p i c a l m a r i n e c y c l o n e . M o n t h l y W e a u t e r R e v i e w , 1 1 9 , 3 6 8 - 3 8 4 . K u t z b a c h , G . , 1 9 7 9 : T h e T h e r m a l T h e o r y o f C y c l o n e s . L a n c a s t e r P r e s s , P e n n s y l v a n i a , 2 5 5 p p . L o c a t e l l i , J . D . , J . E . M a r t i n , J . A . C a s t l e a n d R V . H o b b s , 1 9 9 5 : S t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n o f w i n t e r c y c l o n e s i n t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s a n d t h e i r e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n o f p r e c i p i t a t i o n . P a r t I I I : T h e d e v e l o p m e n t o f a s q u a l l l i n e a s s o c i a t e d w i t h w e a k f r o n t o g e n e s i s a l o f t , M c n t h l y W g t h e r R e v i e w , 1 2 3 , 2 6 4 1 - 2 6 6 2 . L o c a t e l l i , J . D . , J . M . S i e n k i e w i c z a n d R V . H o b b s , 1 9 8 9 : J o u r h a J o f t h e A t m o s p h e r i c S c i e n c e c , 4 6 , 1 3 2 2 - 1 3 4 8 . L u p o , A . R . , P . J . S m i t h a n d P . Z w a c k , 1 9 9 2 : A d i a g n o s i s o f t h e e x p l o s i v e d e v e l o p m e n t o f t w o e x t r a t r o p i c a l c y c l o n e s . M o n t h l y W g t h e r R e v i e w , 1 2 0 , 1 4 9 0 - 1 5 2 3 . M a r g u l e s , M . , 1 9 0 6 : Z u r S t u r m h e o r i e . M c t e o r o l , Z . , 2 3 , 4 8 1 - 4 9 7 . M a r s h m e n t , R A . a n d L . H . H o r n , 1 9 8 6 : S p r i n g s e a s o n C o l o r a d o c y c l o n e s . P a r t 2 . C o m p o s i t e s o f a t m o s p h e r i c m o i s t u r e a n d m o i s t s t a t i c s t a b i l i t y . J o u r h a l o f C l i m a t e a h a A p p l i c d M c t c o r c l c g y , 2 5 , 7 4 4 - 7 5 2 . M a r t i n , J . E . , J . D . L o c a t e l l i , P . V . H o b b s , P . Y . W a n g a n d J . A . C a s t l e , 1 9 9 5 : S t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n o f w i n t e r c y c l o n e s i n t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s a n d t h e i r e f f e c t s o n p r e c i p i t a t i o n . P a r t I : A s y n o p t i c s c a l e r a i n b a n d a s s o c i a t e d w i t h a d r y l i n e a n d I c e t r o u g h . M o n t h l y W g t h c r R c v i c y t , 1 2 3 , 2 4 1 - 2 6 4 . M a r t i n , J . E . , J . D . L o c a t e l l i a n d R V . H o b b s , 1 9 9 2 : O r g a n i z a t i o n a n d s t r u c t u r e o f c l o u d s a n d p r e c i p i t a t i o n o n t h e m i d - A t l a n t i c c o a s t o f t h e U n i t e d S t a t e s . P a r t V : T h e r o l e o f a n u p p e r - l e v e l f r o n t i n g e n e r a t i o n o f a r a i n b a n d . J o u r n a l o f t h e A t m o s p h e r i c S c i e n c e s , 4 8 , 1 2 8 7 - 1 3 0 5 . M a r t i n , J . E . , J . D . L o c a t e l l i a n d R V . H o b b s , 1 9 9 0 : O r g a n i z a t i o n a n d s t r u c t u r e o f c l o u d s a n d p r e c i p i t a t i o n o n t h e m i d - A t l a n t i c c o a s t o f t h e U n i t e d S t a t e s . P a r t I I I : T h e e v o l u t i o n o f a m i d - t r o p o s p h e r i c c o l d f r o n t . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 8 , 1 9 5 - 2 1 7 . 3 4 7 M a s s , C . F . a n d D . M . S c h u l t z , 1 9 9 3 : T h e s t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n o f a s i m u l a t e d m i d - l a t i t u d e c y c l o n e o v e r l a n d . M o n t h l y W e a t h e r R c v i e w , 1 2 1 , 8 8 9 - 9 1 7 . M a t t o c k s , C . a n d R . B l e c k , 1 9 8 6 : J e t s t r e a k d y n a m i c s a n d g e o s t r o p h i c a d j u s t m e n t p r o c e s s e s d u r i n g t h e i n i t i a l s t a g e s o f I c e c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 4 , 2 0 3 3 - 2 0 5 5 . M c G i n l e y , J . , 1 9 8 2 : A d i a g n o s i s o f A l p i n e l e e c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i c w , 1 1 0 , 1 2 7 1 - 1 2 8 7 . M i l e s , M . K . , 1 9 6 2 : W i n d , t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y d i s t r i b u t i o n a t s o m e c o l d f r o n t s o v e r S E E n g l a n d . Q u a r t e r l y J o u r n a l o f t h e R c y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 8 8 , 2 8 6 - 3 0 0 . M o o r e , J . , 1 9 9 1 : I s e n t r o p i c a n a l y s i s a n d i n t e r p r e t a t i o n : O p e r a t i o n a l a p p l i c a t i o n s t o s y n o p t i c a n d m e s o s c a l e f o r e c a s t p r o b l e m s . N O A A R e s o u r c e P a p e r , N W S T r a i n i n g C e n t e r , K a n s a s C i t y , M i s s o u r i . N A S A , 1 9 9 0 : Q E M P A K U s e r s M a n u a l ( d e s J a r d i n s , M . L . , K . F . B r i l l , S . J a c o b s , S . S . S c h o l t z , P . B r u e h l c o n t r i b u t o r s ) . N a t i o n a l M e t e o r o l o g i c a l C e n t e r , U n i d a t a P r o g r a m C e n t e r , U C A R . N e w t o n , C . W . , 1 9 5 6 : M e c h a n i s m s o f c i r c u l a t i o n c h a n g e d u r i n g a l e e c y c l o g e n e s i s . J o u r n a l c f M c t e c r o l c g y , 1 3 , 5 2 8 - 5 3 9 . N M C , 1 9 8 6 - 1 9 9 2 : N o r t h A m e r i c a n S u t f a c e P r e s s u r e M a p s . N o v e m b e r , D e c e m b e r , J a n u a r y , F e b r u a r y , M a r c h . N a t i o n a l M e t e o r o l o g i c a l C e n t e r . N C A A , 1 9 9 3 : fi d i o s o n d c D a t a o f N o r t h A m e r i c a : 1 9 4 6 - 1 9 9 2 . F o r e c a s t S y s t e m s L a b o r a t o r y , B o u l d e r , C o l o r a d o a n d N a t i o n a l C l i m a t i c D a t a c e n t e r , A s h v i l l e , N o r t h C a r o l i n a . N u s s , W . A . a n d R A . A n t h e s , 1 9 8 7 : A n u m e r i c a l i n v e s t i g a t i o n o f l o w - l e v e l p r o c e s s e s i n r a p i d c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h e r R c v i e w , 1 1 5 , 2 7 2 8 - 2 7 4 3 . P a l m e n , E . a n d C . W . N e w t o n , 1 9 6 9 : A t m s h r i i r c l a t i 1 1 s t m s : T h e i r S t r u r e a n d P h y s i g t I n t e g p r c t a t i o n , A c a d e m i c P r e s s , N e w Y o r k , 6 0 3 p p . P a r k e r , S . S . , J . T . H a w e s , S . J . C o l u c c i a n d B . P . H a y d e n , 1 9 8 9 : C l i m a t o l o g y o f 5 0 0 m b c y c l o n e s a n d a n t i c y c l o n e s , 1 9 5 0 - 1 9 8 5 . M o n t h l y W e a t h e r R c v i c w , 1 1 7 , 5 5 8 - 5 7 0 . P e t t e r s e n , S . , 1 9 5 6 : W e a t h e r A n a l y s i s a n d F c r e c a s t i n g , V o l . 1 . , M c G r a w H i l l , 4 2 8 p p . 3 4 8 P i e r r e h u m b e r t , R . T . , 1 9 8 6 : L e e c y c l o g e n e s i s . M e s o s c a l e M e t e o r o l o g y a d E o r e c g t i n g . P . S . R a y ( e d . ) , A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 4 9 3 - 5 1 5 . R e e d , R ] . a n d E R D a n i e l s e n , 1 9 5 9 : F r o n t s i n t h e v i c i n i t y o f t h e t r o p o p a u s e . A r c h . M e t e o r . G e o p h y s . B i o k l i m . , A 1 1 , 1 - 1 7 . R e e d , R . J . , M . T . S t o e l i n g a a n d Y . H . K u o , 1 9 9 2 : A m o d e l - a i d e d s t u d y o f t h e o r i g i n a n d e v o l u t i o n o f t h e a n o m a l o u s l y h i g h p o t e n t i a l v o r t i c i t y i n t h e i n n e r r e g i o n o f a r a p i d l y d e e p e n i n g m a r i n e c y c l o n e . M o n t h l y W c a t h e r R e v i e w , 1 2 0 , 8 9 3 - 9 1 3 . R e i t a n , O H , 1 9 7 4 : F r e q u e n c i e s o f c y c l o n e s a n d c y c l o g e n e s i s f o r N o r t h A m e r i c a , 1 9 5 1 - 1 9 7 0 . M c n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 0 2 , 8 6 1 - 8 6 8 . R o e b b e r , P . J . , 1 9 8 4 : S t a t i s t i c a l a n a l y s i s a n d u p d a t e d c l i m a t o l o g y o f e x p l o s i v e c y c l o n e s . M o n t h l y W c a t h e r R c v i e w , 1 1 2 , 1 5 7 7 - 1 5 8 9 . R o s s b y , C G , 1 9 3 9 : R e l a t i o n b e t w e e n t h e i n t e n s i t y o f t h e z o n a l c i r c u l a t i o n o f t h e a t m o s p h e r e a n d d i s p l a c e m e n t s o f s e m i p e r m a n e n t c e n t e r s o f a c t i o n . J o u r n a l o f M a r i n e R c s e a t c h , 2 , 3 8 - 5 5 . R o s s b y , C . G . , 1 9 4 0 : P l a n e t a r y fl o w p a t t e r n s i n t h e a t m o s p h e r e . Q u a a t c r l y q u r p a l o f m e R c y a l M c t c o r o l c g i c a l S c c i c t y , 6 6 , 6 8 - 8 7 . S a n d e r s , F . a n d L R . G y a k u m , 1 9 8 0 : S y n o p t i c - d y n a m i c c l i m a t o l o g y o f t h e ” b o m b ” , M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 0 8 , 1 5 8 9 - 1 6 0 6 . S a n s o m , H . W . , 1 9 5 1 : A s t u d y o f c o l d f r o n t s o v e r t h e B r i t i s h I s l e s . Q u a r t e r l y J o u r n a l o f t h c R o y a l M c t c o r c l c g i c a l S m i c t y , 7 7 , 9 6 - 1 2 0 . S h a p i r o , M . A . a n d D A . K e y s e r , 1 9 9 0 : F r o n t s , j e t s t r e a m s a n d t h e t r o p o p a u s e . ' c l o n e T h E r i k P m m r i V o l u , A m e r i c a n M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 1 6 7 - 1 9 1 . S m i t h , R . B . , 1 9 8 4 : A t h e o r y o f i c e c y c l o g e n e s i s . J o u r n a l c f t h e A t m o s p h e r i c S c i e n c e s , 4 1 , 1 1 5 9 - 1 1 6 8 . S m i t h , R . B . , 1 9 8 6 : F u r t h e r d e v e l o p m e n t o f a t h e o r y o f i c e c y c l o g e n e s i s . J o u r p a l o f t h e A t m o s p h e r i c S c i e n c e g , 4 1 , 1 1 5 9 - 1 1 6 8 . S p e n c e r , P . L , F . H . C a r r a n d C A . D o s w e l l , 1 9 9 6 : D i a g n o s i s o f a n a m p l i f y i n g a n d d e c a y i n g b a r o c l i n i c w a v e u s i n g w i n d p r o fi l e r d a t a , M o n t h l y W e a t h e r R c v i e w , 1 2 4 , 2 0 9 - 2 2 3 . 3 4 9 S u t c l i f f e , R . C . , 1 9 4 7 : A c o n t r i b u t i o n t o t h e p r o b l e m o f d e v e l o p m e n t . Q u a r t c r l y J o u r n a l o f t h c R o y a l M e t e o r o l o g i c a l S o c i e t y , 7 3 , 3 7 0 - 3 8 3 . T h o r n c r o f t , C . D . , B . J . H o s k i n s a n d M . E . M c I n t y r e , 1 9 9 3 : T w o p a r a d i g m s o f b a r o c l i n i c - w a v e l i f e - c y c l e b e h a v i o r . n g t c r l y J o u r n a l o f t h e R o y a l M e t e o r o l o g i c a l S g i e t y , 1 1 9 , 1 7 - 5 5 . T r e n b e r t h , K . E . , 1 9 7 8 : O n t h e i n t e r p r e t a t i o n o f t h e d i a g n o s t i c q u a s i - g e o s t r o p h i c e q u a t i o n . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 0 6 , 1 3 1 - 1 3 7 . U c c e l l i n i , L . W . , 1 9 8 0 : O n t h e r o l e o f u p p e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k s a n d l e e s i d e c y c l o g e n e s i s i n t h e d e v e l o p m e n t o f l o w l e v e l j e t s i n t h e G r e a t P l a i n s . M o n t h l y W c a t h e r R e v i c w , 1 0 8 , 1 6 8 9 — 1 6 9 6 . U c c e l l i n i , L . W . a n d D R . J o h n s o n , 1 9 7 9 : T h e c o u p l i n g o f u p p e r a n d l o w e r t r o p o s p h e r i c j e t s t r e a k s a n d t h e i m p l i c a t i o n s f o r t h e d e v e l o p m e n t o f s e v e r e c o n v e c t i v e s t o r m s . M o n t h l y W e a t h c r R e v i c w , 1 0 7 , 6 8 2 - 7 0 3 . U c c e l l i n i , L . W . , P . J . K o c i n , R . A . P e t e r s e n , C . H . W a l s h a n d K . F . B r i l l , 1 9 8 4 : T h e P r e s i d e n t ’ s D a y c y c l o n e o f 1 8 - 1 9 F e b r u a r y 1 9 7 9 : S y n o p t i c o v e r v i e w a n d a n a l y s i s o f t h e s u b t r o p i c a l j e t s t r e a k i n fl u e n c i n g t h e p r e c y c l o g e n e t i c p e r i o d . M o n t h l y W c a t h e r R c v i c w , 1 1 2 , 3 1 - 5 5 . U c c e l l i n i , L . W . , D . K e y s e r , K . F . B r i l l a n d C . H . W a l s h , 1 9 8 5 : T h e P r e s i d e n t ’ s D a y c y c l o n e o f 1 8 - 1 9 F e b r u a r y 1 9 7 9 : I n fl u e n c e o f u p s t r e a m t r o u g h a m p l i fi c a t i o n a n d a s s o c i a t e d t r o p o p a u s e f o l d i n g o n r a p i d c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 1 3 , 9 6 2 - 9 8 8 . W a n g , P . Y . , J . E . M a r t i n , J . D . L o c a t e l l i a n d R V . H o b b s , 1 9 9 5 : S t r u c t u r e a n d e v o l u t i o n o f w i n t e r c y c l o n e s i n t h e c e n t r a l U n i t e d S t a t e s a n d t h e i r e f f e c t s o n t h e d i s t r i b u t i o n o f p r e c i p i t a t i o n . P a r t 1 1 : A r c t i c f r o n t s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 2 3 , 1 3 2 8 - 1 3 4 4 . W h i t t a k e r , L . M . a n d L . H . H o r n , 1 9 8 1 : G e o g r a p h i c a l a n d s e a s o n a l d i s t r i b u t i o n o f N o r t h A m e r i c a n c y c l o g e n e s i s . M o n t h l y W e a t h e r R e v i e w , 1 0 9 , 2 3 1 2 - 2 3 2 2 . W h i t t a k e r , L . M . a n d L . H . H o r n , 1 9 8 4 : N o r t h e r n H e m i s p h e r e c y c l o n e a c t i v i t y f o r f o u r m i d - s e a s o n m o n t h s , q u r n a l c f C l i m a t c l o g y , 4 , 2 9 7 - 3 1 0 . W i n k l e r , J . A . , 1 9 8 8 : C l i m a t o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i c s o f s u m m e r t i m e e x t r e m e r a i n s t o r m s i n M i n n e s o t a . A n n a l s o f t h e A s s o c i a t i o n o f A m e r i c a n Q e o g r a p h e r s , 7 8 , 5 7 - 7 3 . Y a r n a l , B , 1 9 9 3 : S y n o p t i c g l i m a t o l o g y i n E n v i r c n m e n t a l A n a l y s i s , B e l h a v e n P r e s s , L o n d o n , 1 9 5 p p . 3 5 0 Y o u n g , M . V . , G . A . M o n k a n d K . A . B r o w n i n g , 1 9 8 7 : I n t e r p r e t a t i o n o f s a t e l l i t e i m a g e r y o f a r a p i d l y d e e p e n i n g c y c l o n e . Q u a r t e r l y q u r n a l o f t h e R o y a l M e t e o r o l o g i c a l S c c i e t y , 1 1 3 , 1 0 8 9 - 1 1 1 5 . Z i s h k a , K M . a n d P . J . S m i t h , 1 9 8 0 : T h e c l i m a t o l o g y o f c y c l o n e s a n d a n t i c y c l o n e s o v e r N o r t h A m e r i c a a n d s u r r o u n d i n g o c e a n e n v i r o n s f o r J a n u a r y a n d J u l y , 1 9 5 0 - 1 9 7 7 . M o n t h l y W e a t h e r R e v i c w , 1 0 8 , 3 8 7 - 4 0 1 . M I C H I G A N S T A l 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 l l l l ’ l i i l i l i i l l l i " 3 0 1 5 8 1 2 7