a    result    of    condensation—presence    of    sufficient moisture,  hygroscopic  or  sublimation  nuclei  in  the atmosphere,   and   a   cooling   process.   Moisture   is supplied   to   the   atmosphere   by   evaporation   and   is distributed horizontally and vertically by the winds and vertical   currents.   The   first   task   is   to   consider   the hygroscopic and sublimation nuclei. Hygroscopic  nuclei  are  particles  of  any  nature  on which condensation of atmospheric moisture occurs. It can be said that hygroscopic nuclei have an affinity for water or that they readily absorb and retain water. The most  effective  hygroscopic  nuclei  are  the  products  of combustion  (sulfuric  and  nitric  acids)  and  salt  sprays. Some   dust   particles   are   also   hygroscopic,   but   not effectively so. The presence of hygroscopic nuclei is a must;  water  vapor  does  not  readily  condense  without their presence. Air has been supersaturated in laboratories  to  over  400  percent  before  condensation began when there were no hygroscopic nuclei present. On the other hand, condensation has been induced with relative humidity of only 70 percent when there was an abundance of hygroscopic nuclei. The  condensation,  which  results  when  all  three mentioned  conditions  are  fulfilled,  is  usually  in  the form of mist, clouds, or fog. Fogs are merely clouds on the surface of Earth. In   our   industrial   cities,   where   byproducts   of combustion   are   abundant,   the   distinction   between smoke,   fog,   and   haze   is   not   easily   discernible.   A combination   of   smoke   and   fog   gives   rise   to   the existence of the so-called smog characteristic of these industrial areas. Little is known about the properties of sublimation nuclei,  although  it  is  believed  they  are  essential  for sublimation  to  occur  at  all.  It  is  assumed  sublimation nuclei are very small and very rare, possibly of a quartz or   meteoric   dust   origin.   All   cirriform   clouds   are composed of ice crystals and are believed to be formed as  a  result  of  direct  sublimation.    In  the  atmosphere, water clouds, water and ice crystal clouds, and pure ice crystal clouds may coexist at the same time. Next  under  consideration  is  the  cooling  process that   may   induce   condensation.   There   are   several processes by which the air is cooled: convective cooling by  expansion,  mechanical  cooling  by  expansion,  and radiation cooling. Any of the three methods may work in  conjunction  with  another  method,  making  it  even more effective. The methods are as follows: 1. Convective  cooling.  The  ascent  of  a  limited mass of air through the atmosphere because of surface heating is called thermal convection. If a sample of air is heated, it rises (being less dense than the surrounding air)  and  decreases  in  temperature  at  the  dry  adiabatic lapse  rate  until  the  temperature  and  dew  point  are  the same. This is the saturation point at which condensation begins. As the parcel of air continues to rise, it cools at a lesser rate—called the moist/saturation adiabatic lapse rate.   The   parcel   of   air   continues   to   rise   until   the surrounding  air  has  a  temperature  equal  to,  or  higher than, the parcel of air. At this point convection ceases. Cumuliform clouds are formed in this way. Cloud bases are at the altitude of saturation and tops are at the point where  the  temperature  of  the  surrounding  air  is  the same as, or greater than, the temperature of the parcel of air. 2. Mechanical  cooling.  Orographic  and  frontal processes are considered mechanical means of cooling which result in cloud formation. a. Orographic processes. If air is comparatively  moist  and  is  lifted  over  mountains  or hills, clouds may be formed. The type of cloud depends upon the lapse rate (the rate of decrease in temperature with increase in height, unless otherwise specified) of the  air.  If  the  lapse  rate  is  weak  (that  is,  a  low  rate  of cooling with an increase in altitude), the clouds formed are of the stratiform type. If the lapse rate of the air is steep  (that  is,  a  high  rate  of  cooling  with  increasing altitude), the clouds formed are of the cumuliform type. b. Frontal processes. In the previous unit, you learned that, at frontal surfaces, the warmer, less dense air is forced to rise along the surfaces of the colder air masses.  The  lifted  air  undergoes  the  same  type  of adiabatic cooling as air lifted orographically. The type of cloud formed depends on the lapse rate and moisture of the warm air and the amount of lifting. The slope of the front determines lifting; when the slope is shallow, the  air  may  not  be  lifted  to  its  saturation  point  and clouds  do  not  form.  When  the  slope  steep,  as  with  a fast-moving  cold  front,  and  the  warm  air  is  unstable, towering cumuliform cloud form. 3. Radiation   cooling.   At   night   Earth   releases long-wave radiation, thereby cooling rapidly. The air in contact with the surface is not heated by the outgoing radiation, but rather is cooled by contact with the cold surface. This contact cooling lowers the temperature of the air near the surface, causing a surface inversion. If the temperature of the air is cooled to its dew point, fog and/or low clouds form. Clouds formed in this manner dissipate during the day because of surface heating. 5-3