<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<!DOCTYPE article PUBLIC "-//NLM//DTD Journal Publishing with OASIS Tables v3.0 20080202//EN" "journalpub-oasis3.dtd">
<article xmlns:xlink="http://www.w3.org/1999/xlink" xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xmlns:oasis="http://docs.oasis-open.org/ns/oasis-exchange/table" dtd-version="3.0"><?xmltex \makeatother\@nolinetrue\makeatletter?>
  <front>
    <journal-meta>
<journal-id journal-id-type="publisher">GMD</journal-id>
<journal-title-group>
<journal-title>Geoscientific Model Development</journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="publisher">GMD</abbrev-journal-title>
<abbrev-journal-title abbrev-type="nlm-ta">Geosci. Model Dev.</abbrev-journal-title>
</journal-title-group>
<issn pub-type="epub">1991-9603</issn>
<publisher><publisher-name>Copernicus Publications</publisher-name>
<publisher-loc>Göttingen, Germany</publisher-loc>
</publisher>
</journal-meta>

    <article-meta>
      <article-id pub-id-type="doi">10.5194/gmd-9-4273-2016</article-id><title-group><article-title>Parameterizing microphysical effects on variances and covariances of
moisture and heat content using a multivariate probability density function: a study with CLUBB
(tag MVCS)</article-title>
      </title-group><?xmltex \runningtitle{Microphysical effects on variances and covariances}?><?xmltex \runningauthor{B. M. Griffin and V. E. Larson}?>
      <contrib-group>
        <contrib contrib-type="author" corresp="yes" rid="aff1">
          <name><surname>Griffin</surname><given-names>Brian M.</given-names></name>
          <email>bmg2@uwm.edu</email>
        </contrib>
        <contrib contrib-type="author" corresp="no" rid="aff1">
          <name><surname>Larson</surname><given-names>Vincent E.</given-names></name>
          
        <ext-link>https://orcid.org/0000-0002-0586-8525</ext-link></contrib>
        <aff id="aff1"><institution>University of Wisconsin – Milwaukee,
Department of Mathematical Sciences,
Milwaukee, WI, USA</institution>
        </aff>
      </contrib-group>
      <author-notes><corresp id="corr1">Brian M. Griffin (bmg2@uwm.edu)</corresp></author-notes><pub-date><day>25</day><month>November</month><year>2016</year></pub-date>
      
      <volume>9</volume>
      <issue>11</issue>
      <fpage>4273</fpage><lpage>4295</lpage>
      <history>
        <date date-type="received"><day>5</day><month>May</month><year>2016</year></date>
           <date date-type="rev-request"><day>2</day><month>June</month><year>2016</year></date>
           <date date-type="rev-recd"><day>29</day><month>August</month><year>2016</year></date>
           <date date-type="accepted"><day>7</day><month>October</month><year>2016</year></date>
      </history>
      <permissions>
<license license-type="open-access">
<license-p>This work is licensed under a Creative Commons Attribution 3.0 Unported License. To view a copy of this license, visit <ext-link ext-link-type="uri" xlink:href="http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/">http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/</ext-link></license-p>
</license>
</permissions><self-uri xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016.html">This article is available from https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016.html</self-uri>
<self-uri xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016.pdf">The full text article is available as a PDF file from https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016.pdf</self-uri>


      <abstract>
    <p>Microphysical processes, such as the formation, growth, and evaporation of
precipitation, interact with variability and covariances (e.g., fluxes) in
moisture and heat content. For instance, evaporation of rain may produce cold
pools, which in turn may trigger fresh convection and precipitation. These
effects are usually omitted or else crudely parameterized at subgrid scales
in weather and climate models.</p>
    <p>A more formal approach is pursued here, based on predictive, horizontally
averaged equations for the variances, covariances, and fluxes of moisture and
heat content. These higher-order moment equations contain microphysical
source terms. The microphysics terms can be integrated analytically, given a
suitably simple warm-rain microphysics scheme and an approximate assumption
about the multivariate distribution of cloud-related and
precipitation-related variables. Performing the integrations provides exact
expressions within an idealized context.</p>
    <p>A large-eddy simulation (LES) of a shallow precipitating cumulus case is
performed here, and it indicates that the microphysical effects on
(co)variances and fluxes can be large. In some budgets and altitude ranges,
they are dominant terms. The analytic expressions for the integrals are
implemented in a single-column, higher-order closure model. Interactive
single-column simulations agree qualitatively with the LES. The analytic
integrations form a parameterization of microphysical effects in their own
right, and they also serve as benchmark solutions that can be compared to
non-analytic integration methods.</p>
  </abstract>
    </article-meta>
  </front>
<body>
      

      <?xmltex \hack{\newpage}?>
<sec id="Ch1.S1" sec-type="intro">
  <title>Introduction</title>
      <p>The structure, development, and dissipation of precipitating cumulus clouds
are influenced by interactions between microphysical, thermodynamic, and
turbulent processes. For example, consider the diurnal cycle of precipitation
over land in the tropics. Over tropical land masses, there is a gradual
transition from shallow convection in the morning to deep convection several
hours later <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx11" id="paren.1"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>. Early clouds remain shallow
because they entrain dry environmental air <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx7" id="paren.2"/>.
Successive clouds moisten the environment. The transition to deep convection
is aided by a positive feedback involving rain, evaporative cooling, the
formation of cold pools, and the triggering of fresh convection and rain.
Namely, when precipitation initiates, rain falls and evaporates below cloud
base, generating cold pools in the boundary layer. The cold pools, in turn,
can lift boundary layer air upwards and thereby trigger new convection
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx20 bib1.bibx18 bib1.bibx27 bib1.bibx4 bib1.bibx9" id="paren.3"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>. There may also occur a negative feedback
between thermodynamic variability in clouds and precipitation. Namely,
updrafts and turbulent mixing may generate variability in cloud water mixing
ratio. Then rain forms preferentially in the moistest part of the cloud,
reducing peak cloud water contents, and thereby diminishing variability in
cloud water <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx16" id="paren.4"/>. Although these effects may be
most pronounced in deep cumuli, which precipitate strongly, they are also
present in precipitating shallow cumulus. Relatedly, some shallow cumulus
layers produce cold pools <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx40" id="paren.5"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>
and/or exhibit mesoscale organization
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx30 bib1.bibx38" id="paren.6"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>.</p>
      <p>Some effects of microphysics influence the spatial arrangement of cloud
parcels. For instance, precipitation may lead to an increase in cloud
diameter or to the development of mesoscale cloud organization
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx20 bib1.bibx18 bib1.bibx33" id="paren.7"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>. Such effects of microphysics on
cloud <italic>structure</italic> will not be discussed here. Instead, the focus will
be on the effects of microphysics on the <italic>variances and covariances</italic>
of cloud-related fields. Microphysics affects more than just horizontal
averages; it also affects variability. For instance, rain production in the
moistest parts of a cloud tends to diminish variability in cloud water. Also,
evaporative cooling of rain in cold downdrafts below cloud base may increase
the variability in temperature in the subcloud layer. Even though the effects
of microphysics on cloud <italic>structure</italic> may be difficult to quantify, the
effects of microphysics on <italic>variances and covariances</italic> are simpler to
define and calculate. Those effects appear as well-defined covariance terms
on the right-hand side of spatially filtered equations for the scalar
variances and turbulent fluxes. These filtered moment equations can be
derived rigorously from the governing equations, and the microphysical terms
emerge naturally from the derivation. However, most coarse-resolution climate
or weather models either treat such effects phenomenologically
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx12 bib1.bibx31 bib1.bibx3" id="paren.8"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>
or else ignore them entirely.</p>
      <p>The microphysical terms in the predictive variance and covariance equations
can be parameterized by integrating microphysical formulas over the
probability density function (PDF) representing subgrid variability. A
primary purpose of this paper is to perform those integrals analytically and
to implement the resulting formulas in a particular PDF parameterization, the
Cloud Layers Unified By Binormals (CLUBB) model. The needed integrals are set
up in Appendix <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S1"/> and are solved by the
expressions given in the Supplement. The integrals can be performed
analytically because the microphysical formulas that are integrated are
simple power laws <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx15" id="paren.9"/>, and because it is assumed
that the variables involved are distributed according to a multivariate PDF
based on normal and lognormal functions
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="paren.10"/>. The analytic solutions to the
integrals are used directly as a parameterization. Alternatively, the
implementation of the integrals may also serve as a benchmark calculation
that is based on idealized (Khairoutdinov–Kogan) microphysics. The benchmark
calculation can be used to assess the accuracy and convergence of more
general integration methods, as done in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx24" id="text.11"/>. Full
evaluation of the use of the integrals as a parameterization is deferred to
future work, but for illustrative purposes, single-column CLUBB simulations
of a shallow convective case, Rain in Cumulus Over the Ocean (RICO) <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx36" id="paren.12"/>, and a marine
stratocumulus case are presented. Budgets from a large-eddy simulation (LES)
model are also presented. The LES indicates which variances and covariances
are most influenced by microphysical processes. In addition, the LES provides
a benchmark budget of each covariance. Each budget term from LES corresponds
to a budget term in CLUBB, allowing for a close, term-by-term comparison of
model processes. This sort of detailed comparison is infeasible with more
phenomenological parameterizations.</p>
      <p>To clarify, we note that the microphysical terms we study here are the ones that appear in the
variance and covariance equations, not the grid mean equations. Microphysical
effects on the grid means have been studied in several prior works
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx39 bib1.bibx22 bib1.bibx23 bib1.bibx29 bib1.bibx6 bib1.bibx13 bib1.bibx5" id="paren.13"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>. The microphysical effects on the grid means
can shift the subgrid PDF to smaller or larger values, but, unlike the
covariance terms, they cannot directly change the shape of the PDF. The
microphysical covariance terms are important because (1) they damp
variability (i.e., narrow the PDF) via the effects of precipitation rather
than turbulence; and (2) they generate variability (i.e., widen the PDF) below
cloud via the effects of rain evaporation.</p>
      <p>The remainder of the paper is organized as follows.
Section <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S2"/> overviews the origin of the
microphysical terms from the predictive equations, summarizes the
microphysics scheme involved in the development of this parameterization, and
summarizes the multivariate PDF used by CLUBB.
Section <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S3"/> describes the test case
simulations, the LES used for
comparison, and the setup of the CLUBB model. Section <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4"/>
compares the budget terms for relevant variances and covariances between the
LES and CLUBB. Section <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S5"/> contains concluding remarks.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2">
  <title>Mathematical and physical overview</title>
      <p>This section indicates where the microphysical terms enter CLUBB's equation
set. Microphysical terms have appeared in versions of CLUBB's grid-mean
equations for some years, but now microphysics terms also appear in CLUBB's
predictive equations for scalar variances and covariances.</p>
      <p>CLUBB is a single-column model (SCM) that predicts variances and covariances
involving vertical velocity, moisture, and temperature fields using
spatially filtered moment equations <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx10 bib1.bibx21 bib1.bibx23 bib1.bibx13" id="paren.14"/>. CLUBB uses a multivariate
PDF to represent subgrid variability in
vertical velocity, moisture, temperature, and hydrometeor fields. The subgrid
PDF is used to close the higher-order moment terms found in the predictive
moment equations and also to provide information on cloud water and cloud
fraction.</p>
      <p>CLUBB's PDF and corresponding predictive equation set are based on vertical
velocity, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, total water mixing ratio, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and liquid water
potential temperature, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Total water mixing ratio is defined
such that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is water
vapor mixing ratio and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is (liquid) cloud water mixing ratio.
Liquid water potential temperature is defined by the equation
          <disp-formula id="Ch1.E1" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle scriptlevel="+1"><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> is pressure, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a reference pressure of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>1.0</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> Pa, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the gas constant for dry air, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
is the specific heat of dry air at a constant pressure. Liquid water
temperature, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is defined as
          <disp-formula id="Ch1.E2" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>T</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>T</mml:mi></mml:math></inline-formula> is temperature and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the latent heat of vaporization.
In subsaturated air, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reduces to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> reduces to potential temperature, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p>The CLUBB model uses <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> because those
variables are conserved with regard to adiabatic processes and phase changes
between water vapor and liquid cloud water. However, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are not conserved with respect to transfers between
precipitation and water vapor or cloud water. As a result, the time-tendency
equations for each of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> include a
microphysics tendency term. Omitting all other terms, such as advection,
these equations can be written as

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E3"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E4"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub><mml:mo>;</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula> is time, and where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are the microphysics tendency terms for
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, respectively. They are the source or sink
of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to microphysics process rates.</p>
      <p>The time-tendency equations are split into mean and turbulent components. For
the remainder of this paper, an overbar will denote a mean value, while the
prime symbol <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msup><mml:mi/><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will donate a deviation from the mean value
(turbulent value). The Reynolds-averaged predictive equations for grid-box
mean fields <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>
include the terms

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E5"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mtext>and</mml:mtext></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E6"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          The omitted terms in the predictive equations for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are listed in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx10" id="text.15"/>, with the
only change being that the CLUBB equation set is now written in anelastic
form.</p>
      <p>In order to obtain the fields necessary to generate the PDF, CLUBB also
contains predictive equations for the subgrid variances and covariances
involving <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The fields that contain a
microphysics term are <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. The
Reynolds-averaged predictive equations for these subgrid variances and
covariances include the terms:

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="Ch1.E7"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E8"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E9"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E10"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E11"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          The full forms, including all omitted terms, of the predictive equations for
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are given by
Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E26"/>), (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E27"/>),
(<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E28"/>), (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E29"/>), and
(<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E30"/>), respectively, in Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S4"/>.</p>
      <p>If <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> were extended to include precipitation,
the extended variables would be conserved with respect to transfers between
hydrometeors and water vapor or cloud water (microphysics process rates).
This is a simplification, but we do not choose to extend the variables to
include precipitation because it would lead to a complication. Namely, it
would cause the microphysical effects to appear in sedimentation terms, and
the sedimentation terms contain vertical derivatives, unlike the process rate
terms. Furthermore, some turbulent components of the sedimentation term
contain a vertical derivative within a horizontal average. To illustrate,
consider a hydrometeor-inclusive total water mixing ratio, denoted <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
such that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is rainwater
mixing ratio. For simplicity, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> will be the only hydrometeor considered
in the microphysics. The microphysics term on the right-hand side of the
Reynolds-averaged <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> predictive equation would have the
form

              <disp-formula specific-use="align"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>T</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msubsup><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>V</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the sedimentation velocity of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the
dry, base-state air density, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>z</mml:mi></mml:math></inline-formula> is height. Every predictive moisture or
temperature (co)variance equation would contain terms analogous to the above
sedimentation terms. Since these terms contain vertical derivatives
(<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) embedded within integrals over the horizontal, they
are difficult to treat analytically and cannot be described solely by a
multivariate subgrid PDF at a single vertical grid level. For this reason,
CLUBB's calculations of the microphysics terms use <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> defined in terms of cloud water, not precipitation.</p>
<sec id="Ch1.S2.SS1">
  <title>Khairoutdinov–Kogan microphysics</title>
      <p>The preceding section describes where microphysical tendencies, of any kind,
enter CLUBB's equation set. This section describes how the microphysical
tendencies are related to the specific processes of autoconversion,
accretion, and evaporation.</p>
      <p>The source terms for the model predictive equations require microphysical
process rates from a microphysics scheme. The scheme used here is the warm
microphysics scheme described in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx15" id="text.16"><named-content content-type="post">hereafter
KK</named-content></xref>. KK is a two-moment scheme that predicts
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and rain drop concentration (per unit mass), <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. It
was developed by using the least squares method to find a “best-fit” curve
through microphysical rate data that were generated by simulating a drizzling
stratocumulus case using an explicit (or “bin”) microphysics scheme.</p>
      <p>The KK scheme was chosen because of its simplicity. It expresses
microphysical rates as power laws of two or three variables, which means that
the product of a microphysical rate and the corresponding PDF is always
integrable. More recently, the coefficients and exponents in the KK scheme
have been tailored to cumulus clouds <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx19" id="paren.17"/>.
The Kogan scheme is covered by the analytic integrals presented in this paper
because they are generalized for arbitrary coefficients and exponents.
However, this paper uses the original KK coefficients and exponents because
the KK scheme has been widely used for a variety of cloud types and is
adequate for our idealized purposes.</p>
      <p>The KK warm microphysics scheme produces <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> through the processes
of autoconversion (collision) and accretion (collection). These processes
produce rainwater, deplete cloud water, and leave water vapor unchanged. As
a result, these processes increase the value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, as shown
by Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E1"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E2"/>), and decrease the value of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Evaporation reduces <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> as rain falls through
subsaturated air. Condensational growth does not apply to rainwater in
CLUBB. Instead, all supersaturation is automatically applied to cloud water.
When rainwater evaporates, cloud water remains unchanged, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
increases due to the increase in water vapor. Meanwhile, evaporative cooling
decreases <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to the decrease in temperature.</p>
      <p>The relationship of all three KK microphysics tendencies to the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
microphysics tendency can be written as
            <disp-formula id="Ch1.E12" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
is the rate of change of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to the process of autoconversion,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
the rate of change of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to the process of accretion, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
the rate of change of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> due to the process of evaporation. Note
that when evaporation occurs, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mo>&lt;</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The relationship of all three tendencies to
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> microphysics tendency can be written as

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E13"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The decrease in temperature from the evaporation of a unit of rainwater is
the same as the decrease in temperature from the evaporation of the same
amount of cloud water.</p>
      <p>The Reynolds-averaged microphysics term in the predictive equation for
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, as found in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E7"/>), is
rewritten as
            <disp-formula id="Ch1.E14" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          Likewise, the Reynolds-averaged microphysics term in the predictive equation
for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, as found in
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E8"/>), is rewritten as

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E15"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            Any variability of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> within the grid box is ignored for simplicity.
Additionally, the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> exponent would greatly limit the
effects of variability of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>p</mml:mi></mml:math></inline-formula> on the solution. As a result, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is
used in the equation. In the predictive equation for
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E9"/>), the
microphysics term becomes
            <disp-formula id="Ch1.E16" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          In the predictive equation for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E10"/>), the microphysics term becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E17"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The Reynolds-averaged microphysics terms in the predictive equation for
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, as found in
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E11"/>), are rewritten as

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E18"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p><?xmltex \hack{\newpage}?>

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E19"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The above equation set contains nine individual microphysical covariance
terms, each involving one of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with one
of autoconversion, accretion, or evaporation rate. These terms can be
parameterized through use of the PDF method.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S2.SS2">
  <title>PDF method</title>
      <p>The multivariate PDF used by CLUBB consists of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, all hydrometeor species used by the selected microphysics
scheme (in the case of KK microphysics, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), and
an extended cloud droplet concentration, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, which is equal to
cloud droplet concentration, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, within cloud, but has a positive
value outside of cloud <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="paren.18"/>. CLUBB's
PDF is a weighted mixture, or sum, of two multivariate normal/lognormal
functions. Each multivariate function is known as a PDF component.</p>
      <p>When variables are integrated out of the multivariate PDF, a marginal PDF
consisting of fewer variables remains. When all variables but one are
integrated out of the PDF, the result is a univariate marginal or individual
marginal. The individual marginal for each of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is a two-component normal (also known as a binormal)
distribution. The two-component shape allows skewness to be included in model
fields. The individual marginal for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is assumed to be a (single)
lognormal distribution.</p>
      <p>The individual marginal for each of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
delta-lognormal <italic>within each PDF component</italic>
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="paren.19"/>. Each PDF component can contain
precipitating and precipitationless regions. The fraction of each PDF
component that contains any hydrometeor species (other than cloud liquid
water) is known as the component's precipitation fraction. The
precipitationless region is represented by a delta at <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:math></inline-formula> for all
hydrometeor species. Within precipitation, a lognormal distribution is used
to represent a hydrometeor species. The lognormal distributions can differ
between the two components, so that when the components are summed to form
the overall distribution, a delta double lognormal (DDL) distribution
results.</p>
      <p>The PDF method for parameterizing the nine microphysics covariance terms
requires analytic integration over the multivariate PDF. As listed in
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="text.20"/>, the general form of a
multivariate PDF of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>n</mml:mi></mml:math></inline-formula> components and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math></inline-formula> can be all
the variables involved in the PDF or any subset of those, is given by
            <disp-formula id="Ch1.E20" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the mixture fraction, or relative weight of the
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component.  The sum of the mixture fractions is equal to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:math></inline-formula>.</p>
      <p>The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>D</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables listed are categorized, and the first <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>J</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables are
normally distributed in each PDF component (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), the next <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables are lognormally distributed
(<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), and the last <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables are the hydrometeor species
that are distributed delta-lognormally in each PDF component (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
and/or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). The equation for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>D</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E21"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>D</mml:mi></mml:munderover><mml:mi mathvariant="italic">δ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">ϵ</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the precipitation fraction in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th
PDF component. The subscripts in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th component,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> or
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>J</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, denote the number of normal
variates, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>J</mml:mi></mml:math></inline-formula>, and the number of lognormal variates, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>K</mml:mi></mml:math></inline-formula> or <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>K</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Ω</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, used
in Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E22"/>).</p>
      <p>Both the precipitating and precipitationless portions (subcomponents) of
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E21"/>) contain a hybrid normal/lognormal
distribution of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>m</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables, where the first <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>j</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables are normally
distributed and the remaining <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>k</mml:mi></mml:math></inline-formula> variables are lognormally distributed.  The
general form of this multivariate normal/lognormal PDF is given by
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx8" id="paren.21"/>

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>k</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">…</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi>m</mml:mi></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mi>m</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close="|" open="|"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∏</mml:mo><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi>j</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi></mml:munderover><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">τ</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E22"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>exp⁡</mml:mi><mml:mfenced open="{" close="}"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="bold">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="bold-italic">x</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vector of the variables (in normal space) in
the PDF and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold-italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is an <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> vector of the
(normal-space) PDF subcomponent means. The transpose of the vector is
denoted <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="normal">T</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>m</mml:mi><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>m</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (normal-space) covariance matrix is
denoted <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and its determinant is denoted
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mfenced open="|" close="|"><mml:msub><mml:mi mathvariant="bold">Σ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx8" id="paren.22"/>.</p>
      <p>Equation (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E22"/>) lists the general
functional form for the subgrid PDF, but specific examples of marginals for a
single mixture component are written out in the Supplement to this article.
These examples help provide intuition about the shape of the PDF. For
instance, a univariate normal marginal of the PDF is written in Eq. (S7), and
a univariate lognormal is written in Eq. (S8). A normal distribution is
symmetric, extends from (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), and has short tails. A lognormal
distribution, on the other hand, has a skewed shape that is useful for
representing the distribution of a quantity such as rainwater mixing ratio. Such
distributions are non-negative and often have a peak at low values and a long
tail of larger values extending to the right. They are not well represented
by normal distributions.</p>
      <p><?xmltex \hack{\newpage}?>Also useful for gaining intuition are the bivariate marginals listed in
Sect. S3 of the Supplement. A normal–normal bivariate form is listed in
Eq. (S4), a lognormal–lognormal form is listed in Eq. (S6), and a hybrid
normal–lognormal form is listed in Eq. (S5). Where a lognormal variate
appears, the corresponding axis takes on only non-negative values and has a
long tail. Which bivariate form is used depends on which functional forms are
used to represent the variates of interest, e.g., rainwater mixing ratio
(lognormal) or vertical velocity (normal).</p>
      <p>Using a two-component PDF requires a method to divide one <italic>overall</italic>
(grid-box) mean value of a variable into two PDF <italic>component</italic> mean
values of that variable. Likewise, one overall variance needs to be split
into two PDF component standard deviations. The multivariate PDF also
requires information on the correlations between variables.</p>
      <p>The PDF component means, standard deviations, and correlations involving <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, as well as the mixture fractions, are
calculated according to the Analytic Double Gaussian 1 (ADG1) PDF presented
in Sect. (d) of the Appendix of <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx25" id="text.23"/>. The overall
(grid-box) precipitation fraction is set to the maximum cloud fraction found
at or above that grid level <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx29" id="paren.24"/>. The calculation
of the component precipitation fractions <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mo>(</mml:mo><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>)</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> from the overall
precipitation fraction are outlined in
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="text.25"/>. Also described there is the
calculation of the PDF component means and standard deviations involving
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Interactive CLUBB runs
prescribe a constant ratio of the in-precipitation variance to the square of
the in-precipitation mean for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Additionally,
all remaining correlations between variables are prescribed constants.</p>
      <p>The covariance of PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> can be calculated by
            <disp-formula id="Ch1.E23" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>x</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          The covariance of a PDF variable and a microphysics function (written in
terms of PDF variables) can be calculated in the same manner. For example,
the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and KK evaporation rate found in
Eqs. (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E17"/>) and (<xref ref-type="disp-formula" rid="Ch1.E18"/>) can be rewritten as
            <disp-formula id="Ch1.E24" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>=</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
          where mean evaporation rate, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="false"><mml:mfrac style="text"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, is also calculated by integrating
over the PDF <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14 bib1.bibx23" id="paren.26"><named-content content-type="pre">Supplement to</named-content></xref>. The KK evaporation rate can be written as a function
of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, so here
it will be referred to as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">EV</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and KK
evaporation rate is calculated by</p>
      <p><?xmltex \hack{\newpage}?>

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mo mathsize="1.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="1.5em">)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="normal">EV</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">EV</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E25"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The remaining eight covariances involving microphysical functions are
calculated in the same manner. Further and more detailed description of this
method can be found in Appendix <xref ref-type="sec" rid="App1.Ch1.S1"/> and the
Supplement.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S3">
  <title>Test case and model setups</title>
      <p>To perform an initial test of the parameterization, we choose the Rain in
Cumulus Over the Ocean (RICO) model
intercomparison case of a precipitating shallow cumulus layer
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx36" id="paren.27"/>. The intercomparison model configuration is
based on a field study conducted off the coast of Antigua and Barbuda
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx30" id="paren.28"/>. RICO uses prescribed radiative and large-scale
forcings for temperature and moisture, as well as prescribed large-scale
subsidence. These quantities vary with altitude but are constant over time.
The surface fluxes are calculated using bulk aerodynamic equations. The
simulation was run for a period of 72 h.</p>
      <p>RICO was chosen as a test case for two main reasons.  First, ice microphysics
is not necessary for a shallow trade-wind cumulus case; hence, a warm
microphysics scheme is sufficient.  Secondly, RICO is a partly cloudy case
that precipitates over a small portion of the horizontal domain and contains
significant variance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> within the precipitating region.  These
factors lead to significant microphysical effects on the subgrid variances and
covariances.</p>
      <p>In order to demonstrate that the effects of microphysics on the same subgrid
variances and covariances are negligible in a stratocumulus test case, we
also ran the drizzling stratocumulus test case based on research flight two
(RF02) of the second Dynamics and Chemistry of Marine Stratocumulus
(DYCOMS-II) field study <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx1 bib1.bibx37" id="paren.29"/>. DYCOMS-II
RF02 uses prescribed large-scale subsidence and constant surface fluxes.
Radiative heating is calculated as described in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx1" id="text.30"/>.
The simulation was run for a period of 6 h.</p>
      <p>In order to provide benchmarks for comparison, large-eddy simulations (LESs) of
RICO and DYCOMS-II RF02 were run using the System for Atmospheric Modeling (SAM)
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx17" id="paren.31"/>.
SAM uses an anelastic equation set that predicts all three components of
velocity, total water mixing ratio, liquid water static energy, and hydrometeor
fields (based on the selected microphysics scheme).  A third-order
Adams–Bashforth time-stepping scheme is used to advance the predictive equations
of motion.  The predictive fields are advected by the second-order MPDATA
(multidimensional positive definite advection transport algorithm) scheme
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx34" id="paren.32"/>.  The subgrid-scale fluxes are computed by a
1.5-order subgrid-scale turbulence kinetic energy (TKE) closure.</p>
      <p>The SAM LES of RICO was run using KK microphysics. SAM's implementation of KK
microphysics predicts both <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. Cloud water mixing
ratio, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is calculated using a simple saturation adjustment
scheme. Cloud droplet concentration, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is set to a constant value
of 70 cm<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> within cloud. SAM uses a fixed, Cartesian grid. For the RICO
case, a <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mn>256</mml:mn><mml:mo>×</mml:mo><mml:mn>256</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> horizontal grid is used with a grid spacing of
100 m in each direction. The vertical grid contains 100 levels with 40 m
grid spacing, spanning a domain of depth 4000 m. The model time step is
1 s, and horizontally averaged statistical profiles are sampled and output
every 60 s. SAM uses periodic boundary conditions at the lateral boundaries
and a rigid lid at the top of the domain.</p>
      <p>The single-column CLUBB simulation of RICO was run using the analytically
upscaled version of KK microphysics, including the microphysical effects on
the predictive variances and covariances as described in
Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S2"/>. In addition to
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, CLUBB also predicts the
variance and third-order central moment of vertical velocity
(<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, respectively), the mean
and variance of the horizontal west–east wind component (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>u</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>u</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, respectively), the mean and variance of the
horizontal south–north wind component (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mi>v</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>v</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, respectively), and the mean of each hydrometeor
field involved in the microphysics (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> for KK microphysics). The anelastic approximation is
used in all predictive equations. CLUBB calculates <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> by
using a simple saturation adjustment and integration over the subgrid PDF.
Just as in SAM LES, cloud droplet concentration is set to a constant value in
cloud for the RICO case. CLUBB uses a vertically stretched grid containing 37
levels covering a domain of depth 4904 m. The model time step is 180 s, and
statistical profiles are sampled and output at every model time step.</p>
      <p>The SAM LES of DYCOMS-II RF02 also was run using KK microphysics. Cloud
droplet concentration is set to a constant value of 55 cm<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:msup><mml:mi/><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:math></inline-formula> within
cloud. The horizontal resolution is 50 m and 128 grid boxes are used in each
horizontal direction. The model uses a vertical grid containing 96 levels and
covers a domain of depth 1459 m. The time step is 0.5 s. The single-column
CLUBB simulation of DYCOMS-II RF02 is run using the analytically upscaled
version of KK microphysics and the same constant cloud droplet concentration
used for SAM LES. CLUBB uses a vertically stretched grid covering a domain of
depth 1600 m and a time step of 60 s.</p>
      <p>In the following analysis, profiles of the SAM LES and CLUBB SCM budget terms
for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> fields are time-averaged over
the last half (36 h) of the RICO simulation (minutes 2160 through 4320). The
DYCOMS-II RF02 profiles are time-averaged over the last hour (minutes 300
through 360) of the simulation.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4">
  <title>Results</title>
<sec id="Ch1.S4.SS1">
  <title>RICO precipitating cumulus</title>
      <p>In order to assess which physical processes are most important, the LES
budget terms for turbulent fields are analyzed for the RICO precipitating
cumulus case. Additionally, the LES budgets and CLUBB's budgets are compared
in order to assess the accuracy of CLUBB's budget terms.</p>
      <p>Unlike the LES, the CLUBB budget terms for turbulent fields are taken
directly from the predictive equation set. The anelastic predictive equations
for the turbulent fluxes <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are given by

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">advection</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">production</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">pressure</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E26"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>vs</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">buoyancy</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">diffusion</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">microphysics</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\vspace*{-5mm}}?>

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">advection</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">production</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msup><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">pressure</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E27"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mi>g</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>vs</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">buoyancy</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">diffusion</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">microphysics</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>g</mml:mi></mml:math></inline-formula> is gravity and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is virtual potential temperature.
The dry, anelastic base-state values of air density, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, denoted <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>vs</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, vary only with altitude. The
higher-order turbulent advection terms, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>
and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, are closed using the PDF
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx21" id="paren.33"/>. The pressure terms are parameterized following
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx2" id="text.34"/> (see also <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx10" id="altparen.35"/>). The slow
(return-to-isotropy) term is approximated by Newtonian damping. The buoyancy
terms are closed by linearizing and then integrating over the PDF
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx25" id="paren.36"/>. The terms denoted <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are background numerical vertical diffusion
terms <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx10" id="paren.37"/>.</p>
      <p><?xmltex \hack{\newpage}?>As in CLUBB, the SAM LES budgets for the horizontally averaged turbulent
fluxes contain advective transport terms and turbulent (gradient) production
terms, which both ultimately arise from the 3-D advection of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The turbulent production terms generate
variability when the vertical derivative of the mean field is non-zero. SAM
also records the effects of pressure, buoyancy, and microphysics on the
turbulent fluxes. SAM's budget term for diffusion of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> records the
effects of diffusion associated with the subgrid TKE scheme. In
Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/> and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/>,
following <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx16" id="text.38"/>, the SAM LES budget terms for
buoyancy and pressure are combined because they are both large compared to
other terms, yet are in close equilibrium because of the quasi-hydrostatic
balance of perturbation buoyancy and perturbation pressure gradient. The
CLUBB buoyancy and pressure terms have been combined in an analogous manner.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F1" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms for the RICO
precipitating shallow cumulus case, time-averaged over the last half
(36 h) of the simulation (minutes 2160 through 4320), for <bold>(a)</bold> SAM
LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM.  The profiles of overall time tendency are
orange dashed-dotted lines, the advection terms are green solid lines,
and the production terms are purple dashed lines. The sum of the
buoyancy and pressure terms are the red solid lines.  The diffusion
terms are gray dashed lines, the microphysics (precipitation) terms are
blue solid lines, and the residuals are brown dashed-dotted lines.  SAM
LES shows that the microphysics term is modest, but not negligible.
The CLUBB microphysics term has the same sign and approximate magnitude
as the SAM LES microphysics term.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f01.pdf"/>

        </fig>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F2" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms for the
RICO precipitating shallow cumulus case, time-averaged over the last half
(36 h) of the simulation (minutes 2160 through 4320), for <bold>(a)</bold> SAM
LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM. The profiles of overall time tendency are
orange dashed-dotted lines, the advection terms are green solid lines, and
the production terms are purple dashed lines. The sum of the buoyancy and
pressure terms are the red solid lines. The diffusion terms are gray dashed
lines, the microphysics (precipitation) terms are blue solid lines, and the
residuals are brown dashed-dotted lines. SAM LES shows that the microphysics
term is more significant for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> than it was for
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. The CLUBB microphysics term has the same sign and
approximate magnitude as the SAM LES microphysics term.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f02.pdf"/>

        </fig>

      <p>The SAM LES turbulent flux budgets show that the largest terms are
pressure <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo>+</mml:mo></mml:math></inline-formula> buoyancy, which usually acts as a net sink of turbulent flux,
and turbulent production, which acts as a source of turbulent flux (see
Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/>a and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/>a).
Another major term in the budget is the (turbulent) advection term. The
turbulent advection term (e.g., <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mo>(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>)</mml:mo><mml:mo>/</mml:mo><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) has a
mass-weighted vertical integral of zero. That is, averaged in the vertical,
it is neither a net source nor a net sink. Instead, it takes the excess
variability at some altitudes and transports it to regions with a deficit of
variability. The microphysics term is a sink of turbulent flux in the cloudy
layer, a layer which spans the altitude range from 500 to 3000 m. The
microphysics term is more significant for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>
than for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, but even for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
it is non-negligible.</p>
      <p>CLUBB's turbulent flux budgets usually agree qualitatively with those from
LES (Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/>b and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/>b).
CLUBB's advection terms have approximately the correct shape, although they
are usually too small in magnitude. In CLUBB, the buoyancy <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo>+</mml:mo></mml:math></inline-formula> pressure and
turbulent production terms are dominant, as in SAM LES, but in CLUBB's RICO
simulation their magnitudes are larger than in SAM LES.</p>
      <p>The microphysics terms in both the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budgets have the same signs and close to the
same peak magnitudes as their counterparts in the LES. However, in CLUBB, the
range of altitudes where the microphysics budget terms have significant
values is shifted lower than in SAM LES. This occurs because
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> peaks at a lower altitude in CLUBB than in SAM LES.
The lower-altitude peak in rain, in turn, occurs because there is too much
evaporation near cloud top, as shown in Fig. 7a of
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="text.39"/>. As noted there, the excessive
evaporation is caused by an excessively long-tailed marginal subgrid PDF of
saturation deficit, which extends to unrealistically dry values. The
excessive evaporation near cloud top also causes a similar problem in the
microphysical terms in the other budgets presented below. See
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="text.40"/> for more details.</p>
      <p>The CLUBB anelastic predictive equations for the scalar variances
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and the
covariance <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, are given by

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">advection</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">production</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E28"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">diss</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">diff</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">microphysics</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">advection</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">production</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E29"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">diss</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">diff</mml:mi></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">microphysics</mml:mi></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>s</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">advection</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>z</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">production</mml:mi></mml:msub><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">diss</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">diff</mml:mi></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="Ch1.E30"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:munder><mml:mrow><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">mc</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">︸</mml:mo></mml:munder><mml:mi mathvariant="normal">microphysics</mml:mi></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            As in the predictive equations for the fluxes, the higher-order turbulent
advection terms, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, are closed using the PDF
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx21" id="paren.41"/>. The terms denoted <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ε</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> each contain a dissipation term
(parameterized in CLUBB as Newtonian damping) that reduces the magnitude of
the turbulent field, as well as a background numerical vertical diffusion
term <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx10 bib1.bibx2" id="paren.42"/>.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F3" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms for the
RICO precipitating shallow cumulus case, time-averaged over the last half
(36 h) of the simulation (minutes 2160 through 4320), for <bold>(a)</bold> SAM
LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM.  The profiles of overall time tendency are
orange dashed-dotted lines, the advection terms are green solid lines,
and the production terms are purple dashed lines.  The sum of the
dissipation and diffusion terms are gray dashed lines.  The
microphysics (precipitation) terms are blue solid lines, and the
residuals are brown dashed-dotted lines.  SAM LES shows that the
microphysics term is significant.  The CLUBB microphysics term is also
significant and has the same sign as the SAM LES microphysics term.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f03.pdf"/>

        </fig>

      <p>The SAM LES budgets for the horizontally averaged turbulent (co)variances
contain advective transport terms and turbulent (gradient) production terms,
as well as microphysics terms. In Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F3"/>,
<xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>, and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F5"/>, the
diffusion and dissipation terms are combined for both SAM and CLUBB. Both SAM
and CLUBB contain vertical diffusion, with SAM's associated with TKE.
However, SAM's subgrid TKE is also used to diffuse fields horizontally.
Horizontal diffusion smooths out a model field across the grid level,
reducing the variances and covariances of model fields. In CLUBB, this effect
is parameterized by the dissipation (Newtonian damping) term.</p>
      <p>The SAM LES budgets for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> show that microphysics is a dominant
term in the upper half of the cloud layer. At those levels, microphysics is
balanced by turbulent production and turbulent advection (at higher
altitudes) (Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F3"/>a,
<xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>a, and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F5"/>a). Near
cloud base, the budget is predominantly a balance of advection and
production. The dissipation/diffusion terms are smaller, but not negligible.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F4" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms for
the RICO precipitating shallow cumulus case, time-averaged over the last half
(36 h) of the simulation (minutes 2160 through 4320), for <bold>(a)</bold> SAM
LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM.  The profiles of overall time tendency are
orange dashed-dotted lines, the advection terms are green solid lines,
and the production terms are purple dashed lines.  The sum of the
dissipation and diffusion terms are gray dashed lines.  The
microphysics (precipitation) terms are blue solid lines, and the
residuals are brown dashed-dotted lines.  Note that the horizontal axes
on the SAM LES and CLUBB panels are different.
SAM LES shows that the
microphysics term is a dominant sink term in the budget at cloudy
levels but then becomes a source of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> in
the subcloud layer.  The CLUBB microphysics term is also a dominant
term at cloudy levels, balancing the production term, and also becomes
a source of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> below cloud base.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f04.pdf"/>

        </fig>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F5" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms
for the RICO
precipitating shallow cumulus case, time-averaged over the last half
(36 h) of the simulation (minutes 2160 through 4320), for <bold>(a)</bold> SAM
LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM.  The profiles of overall time tendency are
orange dashed-dotted lines, the advection terms are green solid lines,
and the production terms are purple dashed lines.  The sum of the
dissipation and diffusion terms are gray dashed lines.  The
microphysics (precipitation) terms are blue solid lines, and the
residuals are brown dashed-dotted lines.  Again, SAM LES shows that
the microphysics term is dominant.  The CLUBB microphysics term is
also dominant and balances the production term in the budget.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f05.pdf"/>

        </fig>

      <p>The time-averaged CLUBB SCM budgets found in
Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F3"/>b, <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>b, and
<xref ref-type="fig" rid="Ch1.F5"/>b show that the CLUBB scalar (co)variance
budgets are qualitatively similar to the LES budgets. The microphysics term
in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget has the correct sign and is a
significant sink term, and the shape of the profile of the advection and
production terms qualitatively resemble the LES. CLUBB's dissipation term is
too large, but the microphysics terms in the
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budgets are dominant terms in the
cloudy layer, just as in the LES. The production terms largely balance the
microphysics terms. The advection terms are too small in magnitude relative
to the other terms, but have approximately the right shape.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F6" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms for the
DYCOMS-II RF02
drizzling stratocumulus cumulus case, time-averaged over the last hour
(hour 6) of the simulation, for <bold>(a)</bold> SAM LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM.  The
profiles of overall time tendency are orange dashed-dotted lines, the
advection terms are green solid lines, and the production terms are
purple dashed lines. The sum of the dissipation and diffusion terms
are gray dashed lines. The microphysics (precipitation) terms are blue
solid lines, and the residuals are brown dashed-dotted lines.  In this
case, the microphysics term is negligible in both SAM LES and CLUBB.
In this respect, the two models match, as desired.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f06.pdf"/>

        </fig>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F7" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget terms for
the DYCOMS-II
RF02 drizzling stratocumulus case, time-averaged over the last hour
(hour 6) of the simulation, for <bold>(a)</bold> SAM LES and <bold>(b)</bold> CLUBB SCM.  The
profiles of overall time tendency are orange dashed-dotted lines, the
advection terms are green solid lines, and the production terms are
purple dashed lines. The sum of the dissipation and diffusion terms
are gray dashed lines. The microphysics (precipitation) terms are blue
solid lines, the radiation terms are yellow solid lines, and the
residuals are brown dashed-dotted lines. The microphysics term is
negligible in both SAM LES and CLUBB.  In this respect, both models
match, as desired.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f07.pdf"/>

        </fig>

      <p>The figures show that the microphysics terms are sink terms in the cloudy
layer, reducing the variances and the magnitudes of the covariances, for all
five of these turbulent fields. Physically, this happens because cumulus
clouds arise in the regions of the horizontal domain that are moister than
average. Additionally, cloudy regions are usually associated with updrafts
(where vertical velocity is greater than average) in a cumulus regime. Within
cloud, the moistest regions contain the greatest amount of cloud (liquid)
water. The microphysics processes of autoconversion and accretion occur only
in cloud and at greater rates in regions with a greater amount of cloud
water. When autoconversion and accretion occur, rainwater is produced at the
expense of cloud water. The local value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> decreases, which
decreases <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and increases <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> preferentially in the
moistest portions of domain. As a result, scalar variances
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are
reduced, and the (negative) covariance
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is reduced in magnitude. Similarly,
since moister regions of cloud are associated with stronger updrafts, the
covariance <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is reduced by microphysics and the
(negative) covariance <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is reduced in magnitude
by microphysics.</p>
      <p>In the region below cloud, a different microphysical process occurs: rain
falls into clear air below cloud and evaporates. Evaporation increases water
vapor at the expense of rainwater and also cools the air. Hence, where
evaporation occurs, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is increased and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
decreased. If rain preferentially falls through regions of air that have
already been cooled by evaporation, then cool air is further cooled. In a
partly rainy case such as RICO, rain cools the rain shafts but not other
portions of the domain, increasing variability in <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In RICO,
the positive tendency of subcloud <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> by
microphysics is significant, as shown in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>.
Parameterizing a positive subcloud microphysics tendency of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> in CLUBB requires prescribing the
within-component correlations such that rain tends to fall in cool air below
cloud. In a PDF-based model such as CLUBB, a cold pool would be represented
by an increase in <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> in the subcloud
layer (owing to microphysics). CLUBB's ability to parameterize this effect
(Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>b) opens the door to future
parameterization of the effects of cold pools on convection.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS2">
  <title>DYCOMS-II RF02 drizzling stratocumulus</title>
      <p>The aforementioned results show that CLUBB's formulas are able to
qualitatively approximate the microphysical (co)variance terms for a
boundary-layer case with small cloud fraction (RICO). Can CLUBB's formulas
approximate the microphysical (co)variance terms produced by SAM LES in other
cloud cases? To begin to address this question, we simulate a boundary-layer
case that has a layer-averaged rainwater mixing ratio that is comparable to
that of RICO but that has a cloud fraction and precipitation fraction of
nearly one. The case we simulate is the DYCOMS-II RF02 marine stratocumulus
case.</p>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F8" specific-use="star"><caption><p>Profiles of budget terms for
<bold>(a)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<bold>(b)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <bold>(c)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and
<bold>(d)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> for the RICO precipitating shallow
cumulus case, time-averaged over the last half (36 h) of the
simulation (minutes 2160 through 4320), for CLUBB with the effects of
microphysics on variances and covariances disabled.  The profiles of
overall time tendency are orange dashed-dotted lines, the advection
terms are green solid lines, and the production terms are purple dashed
lines.  The sum of the buoyancy and pressure terms are the red solid
lines.  The diffusion (or the sum of diffusion and dissipation) terms
are gray dashed lines, the microphysics (precipitation) terms are blue
solid lines, and the residuals are brown dashed-dotted lines.
Disabling the microphysical (co)variance terms greatly
alters the budget balances for those fields.  For the scalar variances <bold>(a, b)</bold>, both dissipation and advection increase in
magnitude.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=341.433071pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f08.pdf"/>

        </fig>

      <?xmltex \floatpos{t}?><fig id="Ch1.F9" specific-use="star"><caption><p>Profiles of <bold>(a)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<bold>(b)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and
<bold>(c)</bold> <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> for the RICO precipitating shallow
cumulus case,
time-averaged over the last half (36 h) of the simulation (minutes
2160 through 4320). The red solid lines are SAM LES results, the blue
solid lines are CLUBB with the effects of microphysics on the variances
and covariances (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>) enabled, and the green dashed lines are
CLUBB with the effects of microphysics on the aforementioned variances
and covariances turned off.  Disabling the microphysical feedbacks into
the (co)variances produces a <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> profile that is
too warm at lower altitudes and too cool aloft when compared to SAM
LES.  This is because turning off the microphysical damping increases
the vigor of the layer.  As a result, cloud water is found at altitudes
higher than it is found in SAM LES.</p></caption>
          <?xmltex \igopts{width=426.791339pt}?><graphic xlink:href="https://gmd.copernicus.org/articles/9/4273/2016/gmd-9-4273-2016-f09.pdf"/>

        </fig>

      <p>In the SAM LES budgets of DYCOMS-II RF02 for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F6"/>a) and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F7"/>a),
the microphysics term is negligible in comparison to the other terms. While
CLUBB's dissipation and production terms are overestimated, CLUBB's
microphysics term is also negligible for both <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F6"/>b) and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F7"/>b),
in agreement with SAM LES. In addition, both SAM and CLUBB show similarly
negligible microphysics terms in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>
budgets (not shown). This agreement suggests that CLUBB's microphysical
(co)variance formulas are applicable for shallow cloud cases with either
small or large values of cloud fraction.</p>
      <p>Why are the microphysics budget terms so much less significant in DYCOMS-II
RF02 than they are in RICO? Consider the covariance of a field and a
microphysics process rate – for example, the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>
and accretion rate. The magnitude of this covariance is related, in part, to
the magnitude of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and the magnitude of
the variance of accretion rate. (We set aside the issue of the correlation
between the two fields.) Comparing SAM LES results at altitudes where
precipitation is large, both <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are smaller in DYCOMS-II RF02 than in RICO
(not shown). This is because marine stratocumulus cloud layers are well mixed
by turbulence. DYCOMS-II RF02 also exhibits less variability in microphysical
process rates. The variance of warm-rain microphysics process rates is
related, in part, to the variance of rainwater mixing ratio. In RICO,
precipitation is found over a small region of the horizontal domain, while in
the overcast DYCOMS-II RF02 case, precipitation is found over almost the
entire horizontal domain. The in-precipitation mean of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is much
larger in RICO than it is in DYCOMS-II RF02 (not shown). Additionally, in
RICO the ratio of the <italic>in-precipitation</italic> variance to the square of the
<italic>in-precipitation</italic> mean for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mo>≈</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">5</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) is much larger
than the corresponding ratio (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">≲</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) in DYCOMS-II RF02. As a result,
both the in-precipitation variance and the layer-mean variance of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is much greater in RICO than in DYCOMS-II RF02. In summary, the
microphysical (co)variance terms are smaller in marine stratocumuli than in
cumuli partly because both the thermodynamic and microphysical fields are
more homogeneous in marine stratocumuli.</p>
</sec>
<sec id="Ch1.S4.SS3">
  <title>RICO sensitivity study: how significant are the microphysical
(co)variance terms?</title>
      <p>If the microphysical terms in the (co)variance equations are omitted, how
large are the resulting errors? To address this, a second CLUBB simulation of
RICO was run that is identical to the original simulation with the one
exception that the microphysical (co)variance terms are turned off.</p>
      <p>When the microphysical (co)variance terms are removed, compensating errors in
other terms must be induced in order to restore balance in the budgets. A
large compensation occurs in the budgets for the scalar (co)variances because
the microphysical terms in those budgets are large. The budgets of scalar
variances <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are shown for the CLUBB simulation
with microphysics feedback disabled in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F8"/>a
and b, respectively. When compared to the same budgets from the CLUBB
simulation with microphysics feedback enabled in
Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F3"/>b and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>b,
respectively, the terms from the simulation with microphysics feedback
disabled are all much larger in magnitude. Within the cloudy layer,
microphysics is a dominant sink of scalar variances. In order to compensate
for the loss of that sink term, both dissipation and advection (below
3000 m) increase in (negative) magnitude. Since the integral of the
(turbulent) advection term over the vertical profile must have a
mass-weighted vertical integral of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, it becomes an excessive source of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> above 3000 m. In essence, when the microphysical sink of variance is
removed, the layer becomes more variable, develops more turbulence, and grows
deeper. Similar characteristics are exhibited in the budget of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (not shown).</p>
      <p>The budgets of turbulent fluxes <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> are shown for the CLUBB simulation with
microphysics terms disabled in Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F8"/>c and d,
respectively. When compared to the same budgets from the CLUBB simulation
with microphysics terms enabled in Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/>b and
<xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/>b, respectively, the buoyancy <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mo>+</mml:mo></mml:math></inline-formula> pressure
terms, the advection terms, and the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> production
term all increase in magnitude. This increase is relatively small, however,
which is expected because microphysics is a less significant term in the
turbulent flux budgets. The terms from the simulation with microphysics terms
disabled extend much higher in altitude, again because the layer has more
vigorous turbulence.</p>
      <p>The errors induced by the loss of the microphysical (co)variance terms
propagate throughout the model solution, infecting, for instance, the mean
fields. Figure <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F9"/> shows profiles of mean fields in a
three-way comparison between (1) SAM LES, (2) CLUBB with microphysical
effects on (co)variances disabled, and (3) CLUBB with microphysical effects
on (co)variances enabled. In Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F9"/>a, when the
microphysical effects on (co)variances are turned off, CLUBB's
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> becomes too warm at lower altitudes and too cool
aloft. As a result of the cooler temperatures and excessive turbulence aloft,
Fig. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F9"/>c shows that <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> extends too
high in altitude when compared to SAM LES. Omitting the microphysical
(co)variance terms would constitute a significant model error.</p>
</sec>
</sec>
<sec id="Ch1.S5" sec-type="conclusions">
  <title>Conclusions</title>
      <p>Microphysical sources and sinks of (co)variances involving total water and liquid water potential temperature are
significant. A LES of the RICO shallow cumulus case shows that, in this cloud
case, microphysical sources and sinks are
major terms in the budgets of variances and turbulent fluxes. In particular,
microphysical processes have three main effects. First, precipitation
formation and growth is the major sink of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>, and the magnitude of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> in the upper half of the cloud layer
(see Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F3"/>, <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F4"/>, and
<xref ref-type="fig" rid="Ch1.F5"/>). In particular, microphysical damping is
greater than turbulent dissipation. The damping of scalar variances occurs
because rain formation depletes cloud water preferentially in the moistest
part of the cloud. This depletion preferentially reduces the largest values
of (liquid) cloud water, thereby reducing the horizontally averaged variance.
Second, microphysics also damps the turbulent flux of scalars,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> (see
Figs. <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F1"/> and <xref ref-type="fig" rid="Ch1.F2"/>). The
mechanism is the same: precipitation reduces cloud water in the moistest part
of the cloud, which also contains stronger updrafts. Although the effects of
microphysics on fluxes are smaller than those on variances, microphysics is
still a major term in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> budget and ought
not to be ignored. Third, evaporation of rain below cloud acts as a source of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula>. The positive sign arises because
evaporation of rain cools the cooler part of the subcloud layer. This
evaporation-induced generation of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mrow><mml:mo>′</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> is a
key aspect of cold pool formation. It leads to buoyant generation of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:math></inline-formula> below cloud base, which in turn leads to new
convection.</p>
      <p>This paper demonstrates that all these microphysical sources and sinks can be
calculated analytically, given a sufficiently simple warm-rain microphysics
scheme and a sufficiently simple multivariate PDF. These analytic expressions
have been implemented in the predictive equations for variances and
covariances involving <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the CLUBB
parameterization. When applied in an interactive, single-column simulation of
the RICO case by CLUBB, the microphysical terms agree qualitatively with LES
in sign and in relative magnitude.</p>
      <p>In the future, analytic integration of
microphysical sources of scalar (co)variances may provide a useful step for the
parameterization of cold pools and cloud organization.  It does not parameterize
cold pools and cloud organization directly, because it does not account for
spatial arrangement of cloud parcels.  Furthermore, it does not even
parameterize all <italic>effects</italic> of cold pools and cloud organization.
However, it does parameterize effects that are directly related to scalar
variability, and it parameterizes these effects in a non-phenomenological,
rigorous way.  Namely, it defines the microphysical sources with precise,
mathematical expressions, and it provides explicit formulas for the case of
idealized, warm-rain microphysics.  Although the effects of cold pools are
relatively modest in the statistically steady, shallow-cumulus case analyzed in
this paper, the effects are larger in some transient, deep convective cases
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx16 bib1.bibx18" id="paren.43"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>.</p>
      <p>In addition, analytic integration assists in the development of more general
integration methods, such as Monte Carlo integration
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx24" id="paren.44"/>.  For instance, analytic integration allows a
researcher to rapidly explore behaviors in idealized settings while avoiding the
contamination of sampling noise or other integration errors.  More importantly,
analytic integration provides an alternative solution that can be used to test
whether a Monte Carlo integration code converges to the correct solution
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx24" id="paren.45"/>.  In past experience, we have found such testing
to be crucial.  Bugs are surprisingly easy to introduce, and without comparison
against an independent solution, results produced by a Monte Carlo integrator
will be subject to lingering doubts.  On the other hand, once a Monte Carlo
integrator has been tested against an analytic solution, it can be used more
confidently with a comprehensive microphysics scheme that includes ice in order
to simulate a variety of shallow and deep cloud cases.  In fact, this has
already been done in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx35" id="text.46"/>.  In this way, analytic
integration of the microphysical effects on scalar variances and fluxes is an
enabling technology: it enables the verification of general subgrid integration
methods.</p><?xmltex \hack{\newpage}?>
</sec>
<sec id="Ch1.S6">
  <title>Code availability</title>
      <p>The CLUBB code is freely available for non-commercial use after registering
for an account on the website <uri>http://clubb.larson-group.com</uri>. The
specific version of CLUBB used in this paper is available in the SVN
repository located at
<uri>http://carson.math.uwm.edu/repos/clubb_repos/tags/MVCS</uri>.</p><?xmltex \hack{\clearpage}?>
</sec>

      
      </body>
    <back><app-group>

<app id="App1.Ch1.S1">
  <title>Covariances involving microphysics process rates</title>
      <p><?xmltex \hack{\allowdisplaybreaks}?>This Appendix sets up the integrals that need to
be solved in order to find the microphysical covariance terms listed in
Sect. <xref ref-type="sec" rid="Ch1.S2.SS1"/>. The integrals set up here can be evaluated
using the expressions given in the Supplement.</p>
      <p>The nine microphysical covariances involving each of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> with each of KK autoconversion rate, accretion rate, and
evaporation rate are calculated by integrating over the PDF. The KK
microphysics process rates are calculated, in part, based on variables that
involve saturation, such as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. In order to calculate quantities
that involve saturation, a PDF transformation, which is a change of
coordinates, is required. The multivariate PDF undergoes stretching,
translation, and rotation of the axes <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx26 bib1.bibx28" id="paren.47"/>. An
independent PDF transformation takes place in each PDF component. Ultimately,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are replaced in the PDF by <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is an “extended” liquid water mixing ratio that has a
positive value when air is supersaturated. In this scenario, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is also
equal to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. When air is subsaturated, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> has a negative value.
The variable <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> is orthogonal to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula>. Please note that several prior
publications denote these variables as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>s</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>t</mml:mi></mml:math></inline-formula>
<xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx26 bib1.bibx25 bib1.bibx28" id="paren.48"><named-content content-type="pre">e.g.,</named-content></xref>. The
transformations that relate <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> are

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E1"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace width="0.25em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E2"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

          where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the mean of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the mean of
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component.</p>
      <p>The mean of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, is
given by
          <disp-formula id="App1.Ch1.E3" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the
saturation mixing ratio with respect to liquid water,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the mean of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component (calculated from
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>), and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
given by
          <disp-formula id="App1.Ch1.E4" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:math></disp-formula>
        where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the gas constant for water vapor. The mean of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> in
the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, ultimately does not
factor into the solution to the integral equations. Its value is irrelevant
and can be set to an arbitrary value, such as <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:math></inline-formula>, for simplicity. However,
it should be noted that the PDF component standard deviations of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
PDF component correlations involving <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> still factor into the solution.
The coefficients <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> are given by

              <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E5"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo>,</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.25em"/><mml:mi mathvariant="normal">and</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E6"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:msup></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>L</mml:mi><mml:mtext>v</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mover accent="true"><mml:mi>p</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>p</mml:mi><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mfrac><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>R</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mtext>pd</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:msup><mml:mo>.</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula></p>
      <p>The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component variance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> is found by squaring the
difference of Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E1"/>) and
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E2"/>), and then averaging the result. Likewise, the
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component variance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> is found by squaring the sum of
Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E1"/>) and Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E2"/>), and then
averaging the result. The <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component correlation of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> can be found using a similar method. See <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx26" id="text.49"/> for
more details.</p>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS1">
  <title>Covariances involving autoconversion rate</title>
      <p>The general form of the KK equation for autoconversion rate is the product of
a coefficient (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (where for KK, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>2.47</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn>1.79</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). The
integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> and autoconversion rate involves
the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E7"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The PDF is transformed (in each component) from <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> coordinates to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> coordinates. Additionally,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
the Heaviside step function <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx14" id="paren.50"/>. The
equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E8"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where the coefficient
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1350</mml:mn><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msup><mml:mn>10</mml:mn><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">6</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msup></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and where
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>d</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the density of dry air. For CLUBB's PDF, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The variable <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> can be
integrated out of the PDF. The equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
autoconversion rate is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E9"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is
the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th component trivariate PDF involving two normal variates and one
lognormal variate. The functional form of the PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) is given in the Supplement in Eq. (S2), and the integral is solved
(for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S6 (Eqs. S25 through S32).</p>
      <p>The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and autoconversion
rate involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E10"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            During the PDF transformation, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E1"/>) is used to
substitute for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E11"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The integral equation is split and simplified, and becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close="" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E12"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="." close=")"><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th component bivariate PDF involving one normal variate and one lognormal
variate. The functional form of the trivariate NNL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) is given in the Supplement in Eq. (S2), and the related integral
is solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S6 (Eqs. S25 through S32).
The functional form of the bivariate NL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is
given in Eq. (S5), and the related integrals are solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) by using the general form given in Sect. S8 (Eqs. S41 through
S44).</p>
      <p>The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
autoconversion rate involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E13"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            During the PDF transformation, Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E2"/>) is used to
substitute for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E14"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The integral equation is split and simplified, and becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close="" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:mrow></mml:msup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">auto</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E15"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>cn</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The functional form of the trivariate NNL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component)
is given in the Supplement in Eq. (S2), and the related integral is solved
(for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S6 (Eqs. S25 through S32). The
functional form of the bivariate NL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is
given in Eq. (S5), and the related integrals are solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) by using the general form given in Sect. S8 (Eqs. S41 through
S44).</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS2">
  <title>Covariances involving accretion rate</title>
      <p>The general form of the KK equation for accretion rate is the product of a
coefficient (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (where for KK, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.15</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>1.15</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> and accretion
rate involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><?xmltex \hack{\hbox\bgroup\fontsize{9.5}{9.5}\selectfont$\displaystyle}?><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced><?xmltex \hack{$\egroup}?></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E16"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The PDF is transformed and the substitution
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>c</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is made. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E17"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where the coefficient <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn>67</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The variable <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> is
integrated out of the PDF, and the equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> and
accretion rate is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=""><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E18"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mfenced open="." close=")"><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mphantom style="vphantom"><mml:mpadded width="0pt" style="vphantom"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mpadded></mml:mphantom><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the mean of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> in the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component.
The functional form of the PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is given in the
Supplement in Eq. (S2), and the integral is solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) in Sect. S6 (Eqs. S25 through S32).</p>
      <p>The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and accretion rate
involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The
equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E19"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The PDF is transformed (in each component) from <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> coordinates to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> coordinates. The equation
becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E20"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and accretion rate can
ultimately be written as

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close="" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E21"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="."><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The functional form of the trivariate NNL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component)
is given in the Supplement in Eq. (S2), and the related integral is solved
(for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S6 (Eqs. S25 through S32). The
functional form of the bivariate NL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is
given in Eq. (S5), and the related integrals are solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) by using the general form given in Sect. S8 (Eqs. S41 through
S44).</p>
      <p>The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and accretion
rate involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>.
The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mrow></mml:mtd><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E22"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            A PDF transformation takes place in each component, changing coordinates from
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula> and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula>. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E23"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and accretion rate can
ultimately be written as

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close="" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">accr</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E24"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="." close=")"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The functional form of the trivariate NNL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component)
is given in the Supplement in Eq. (S2), and the related integral is solved
(for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S6 (Eqs. S25 through S32). The
functional form of the bivariate NL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is
given in Eq. (S5), and the related integrals are solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) by using the general form given in Sect. S8 (Eqs. S41 through
S44).</p>
</sec>
<sec id="App1.Ch1.S1.SS3">
  <title>Covariances involving evaporation rate</title>
      <p>The general form of the KK equation for evaporation rate is the product of a
coefficient (<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>) and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>S</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi>S</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:math></inline-formula> (where for KK, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:mo>/</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mrow></mml:math></inline-formula>). Supersaturation, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula>, is the ratio of water vapor pressure to
saturation vapor pressure (with respect to liquid water), minus <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:math></inline-formula>, so that
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> is positive when air is supersaturated and negative when air is
subsaturated. The Heaviside step function has been added to allow for only
evaporation of rain, not condensational growth. The integral equation for the
covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> and evaporation rate involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation
is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E25"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The PDF is transformed and a substitution is made that relates <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>S</mml:mi></mml:math></inline-formula> to <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:math></inline-formula>,
as found in <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx23" id="text.51"/>. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E26"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The coefficient <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is given by

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E27"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msub><mml:mi>G</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">4</mml:mn><mml:mn mathvariant="normal">3</mml:mn></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mi mathvariant="italic">π</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>+</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">Λ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>sw</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ρ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the density of liquid water and the function
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:mi>G</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>T</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi>p</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the coefficient in the drop
radius growth equation <xref ref-type="bibr" rid="bib1.bibx32" id="paren.52"><named-content content-type="post">Eq. 7.17</named-content></xref>. The constant
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>*</mml:mo></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the ratio of raindrop mean geometric radius to
raindrop mean volume radius and is set by KK to a value of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mn>0.86</mml:mn></mml:math></inline-formula>. The
variable <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:math></inline-formula> is integrated out of the PDF, and the integral equation for
the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>w</mml:mi></mml:math></inline-formula> and evaporation rate is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msup><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=""><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi>w</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E28"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mfenced open="." close=")"><mml:mphantom style="vphantom"><mml:mpadded width="0pt" style="vphantom"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mpadded></mml:mphantom><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi>w</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>w</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th component quadrivariate PDF involving two normal
variates and two lognormal variates. The functional form of the PDF (for the
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is given in the Supplement in Eq. (S1), and the integral
is solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S5 (Eqs. S9 through S24).</p>
      <p>The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and evaporation rate
involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E29"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The PDF is transformed, and Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E1"/>) is used to
substitute for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E30"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\newpage}?><?xmltex \hack{\noindent}?>The covariance equation for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and evaporation rate is split and
simplified, resulting in

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=""><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NLL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E31"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mphantom style="vphantom"><mml:mpadded width="0pt" style="vphantom"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mpadded></mml:mphantom><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>,</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            where <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow></mml:math></inline-formula> is the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th component trivariate PDF involving one normal variate
and two lognormal variates. The functional form of the quadrivariate NNLL PDF
(for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) is given in the Supplement in Eq. (S1), and the
related integral is solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S5 (Eqs. S9
through S24). The functional form of the trivariate NLL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th
PDF component) is given in Eq. (S3), and the related integrals are solved
(for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) by using the general form given in Sect. S7
(Eqs. S33 through S40).</p>
      <p>The integral equation for the covariance of <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and evaporation
rate involves the PDF variables <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>,
<inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>, and <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation is

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E32"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mi>P</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>t</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\newpage}?><?xmltex \hack{\noindent}?>The PDF is transformed, and Eq. (<xref ref-type="disp-formula" rid="App1.Ch1.E2"/>) is used to
substitute for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula>. The equation becomes

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced><mml:mo>-</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mfenced></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced close="|" open="."><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E33"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            The covariance equation for <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>l</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow></mml:math></inline-formula> and evaporation rate is split
and simplified, resulting in

                <disp-formula specific-use="align" content-type="numbered"><mml:math display="block"><mml:mtable displaystyle="true"><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msubsup><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi><mml:mo>′</mml:mo></mml:msubsup></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>=</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∑</mml:mo><mml:mrow><mml:mi>i</mml:mi><mml:mo>=</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow><mml:mi>n</mml:mi></mml:munderover><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">ξ</mml:mi><mml:mrow><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:msub><mml:mi>f</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>p</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=""><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:mo mathsize="2.5em">(</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>-</mml:mo><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo mathsize="2.5em">)</mml:mo></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msup><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>H</mml:mi><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:msub><mml:mi>C</mml:mi><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mfenced open="." close="|"><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mo>∂</mml:mo><mml:mi>t</mml:mi></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">evap</mml:mi></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NNLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">η</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>-</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi><mml:mo>+</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">1</mml:mn></mml:mrow></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NLL</mml:mtext><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace width="0.125em" linebreak="nobreak"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mo>+</mml:mo><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mo>-</mml:mo><mml:mover accent="true"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub></mml:mrow><mml:mo mathvariant="normal">‾</mml:mo></mml:mover><mml:mo>+</mml:mo><mml:mstyle displaystyle="true"><mml:mfrac style="display"><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">μ</mml:mi><mml:mrow><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow><mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">2</mml:mn><mml:msub><mml:mi>c</mml:mi><mml:mrow><mml:msub><mml:mi mathvariant="italic">θ</mml:mi><mml:mtext>1</mml:mtext></mml:msub><mml:mfenced close=")" open="("><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub></mml:mrow></mml:mfrac></mml:mstyle></mml:mfenced></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mtr><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.33em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mn mathvariant="normal">0</mml:mn><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover><mml:msup><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">α</mml:mi></mml:msup><mml:msubsup><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">β</mml:mi></mml:msubsup><mml:msubsup><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext><mml:mi mathvariant="italic">γ</mml:mi></mml:msubsup></mml:mrow></mml:mtd></mml:mtr><mml:mlabeledtr id="App1.Ch1.E34"><mml:mtd/><mml:mtd/><mml:mtd><mml:mrow><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="1em"/><mml:mspace width="1em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace width="0.33em" linebreak="nobreak"/><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mo>×</mml:mo><mml:mfenced close=")" open="."><mml:mphantom style="vphantom"><mml:mpadded style="vphantom" width="0pt"><mml:munderover><mml:mo movablelimits="false">∫</mml:mo><mml:mrow><mml:mo>-</mml:mo><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:mrow><mml:mi mathvariant="normal">∞</mml:mi></mml:munderover></mml:mpadded></mml:mphantom><mml:msub><mml:mi>P</mml:mi><mml:mrow><mml:mtext>NLL</mml:mtext><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi>i</mml:mi></mml:mfenced></mml:mrow></mml:msub><mml:mfenced open="(" close=")"><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mo>,</mml:mo><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub></mml:mfenced><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>N</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:msub><mml:mi>r</mml:mi><mml:mtext>r</mml:mtext></mml:msub><mml:mspace linebreak="nobreak" width="0.125em"/><mml:mi mathvariant="normal">d</mml:mi><mml:mi mathvariant="italic">χ</mml:mi></mml:mfenced><mml:mo>.</mml:mo></mml:mrow></mml:mtd></mml:mlabeledtr></mml:mtable></mml:math></disp-formula>

            <?xmltex \hack{\newpage}?><?xmltex \hack{\noindent}?>The functional form of the quadrivariate NNLL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) is given in the Supplement in Eq. (S1), and the related integral
is solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component) in Sect. S5 (Eqs. S9 through S24).
The functional form of the trivariate NLL PDF (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF component)
is given in Eq. (S3), and the related integrals are solved (for the <inline-formula><mml:math display="inline"><mml:mi>i</mml:mi></mml:math></inline-formula>th PDF
component) by using the general form given in Sect. S7 (Eqs. S33 through
S40).</p><?xmltex \hack{\clearpage}?><supplementary-material position="anchor"><p><bold>The Supplement related to this article is available online at <inline-supplementary-material xlink:href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-9-4273-2016-supplement" xlink:title="pdf">doi:10.5194/gmd-9-4273-2016-supplement</inline-supplementary-material>.</bold></p></supplementary-material>
</sec>
</app>
  </app-group><ack><title>Acknowledgements</title><p>The authors thank three anonymous reviewers for the time they donated to
reviewing the manuscript. The authors are grateful for financial support from
the National Science Foundation under grant no. AGS-0968640 and the Office of
Science (BER), US Department of Energy under grant no. DE-SC0008323
(Scientific Discoveries through Advanced Computing, SciDAC). The large-eddy
simulation presented here was performed on the Avi high-performance computer
cluster at the University of Wisconsin – Milwaukee.<?xmltex \hack{\newline}?><?xmltex \hack{\newline}?> Edited by: S. Unterstrasser<?xmltex \hack{\newline}?> Reviewed by: three
anonymous referees</p></ack><ref-list>
    <title>References</title>

      <ref id="bib1.bibx1"><label>Ackerman et al.(2009)Ackerman, van Zanten, Stevens, Savic-Jovcic,
Bretherton, Chlond, Golaz, Jiang, Khairoutdinov, Krueger, Lewellen, Lock,
Moeng, Nakamura, Petters, Snider, Weinbrecht, and
Zulauf</label><mixed-citation>Ackerman, A. S., van Zanten, M. C., Stevens, B., Savic-Jovcic, V.,
Bretherton, C. S., Chlond, A., Golaz, J.-C., Jiang, H., Khairoutdinov, M.,
Krueger, S. K., Lewellen, D. C., Lock, A., Moeng, C.-H., Nakamura, K.,
Petters, M. D., Snider, J. R., Weinbrecht, S., and Zulauf, M.: Large-Eddy
Simulations of a Drizzling, Stratocumulus-Topped Marine Boundary Layer, Mon.
Weather Rev., 137, 1083–1110, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1175/2008MWR2582.1" ext-link-type="DOI">10.1175/2008MWR2582.1</ext-link>, 2009.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx2"><label>André et al.(1978)André, de Moor, Lacarrère, and du
Vachat</label><mixed-citation>
André, J. C., de Moor, G., Lacarrère, P., and du Vachat, R.:
Modeling the 24-hour evolution of the mean and turbulent structures of the
planetary boundary layer, J. Atmos. Sci., 35, 1861–1883, 1978.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx3"><label>Bechtold et al.(2014)Bechtold, Semane, Lopez, Chaboureau, Beljaars,
and Bormann</label><mixed-citation>
Bechtold, P., Semane, N., Lopez, P., Chaboureau, J.-P., Beljaars, A., and
Bormann, N.: Representing Equilibrium and Nonequilibrium Convection in
Large-Scale Models, J. Atmos. Sci., 71, 734–753, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx4"><label>Böing et al.(2012)Böing, Jonker, Siebesma, and
Grabowski</label><mixed-citation>
Böing, S. J., Jonker, H. J., Siebesma, A. P., and Grabowski, W. W.:
Influence of the subcloud layer on the development of a deep convective
ensemble, J. Atmos. Sci., 69, 2682–2698, 2012.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx5"><label>Boutle et al.(2014)Boutle, Abel, Hill, and
Morcrette</label><mixed-citation>
Boutle, I., Abel, S., Hill, P., and Morcrette, C.: Spatial variability of
liquid cloud and rain: Observations and microphysical effects, Q. J.
Roy. Meteor. Soc., 140, 583–594, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx6"><label>Cheng and Xu(2009)</label><mixed-citation>
Cheng, A. and Xu, K.-M.: A PDF-Based Microphysics Parameterization for
Simulation of Drizzling Boundary Layer Clouds, J. Atmos. Sci., 66,
2317–2334, 2009.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx7"><label>Derbyshire et al.(2004)Derbyshire, Beau, Bechtold, Grandpeix, Piriou,
Redelsperger, and Soares</label><mixed-citation>
Derbyshire, S. H., Beau, I., Bechtold, P., Grandpeix, J. Y., Piriou, J. M.,
Redelsperger, J. L., and Soares, P. M. M.: Sensitivity of moist convection to
environmental humidity, Q. J. Roy. Meteor. Soc., 130, 3055–3079, 2004.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx8"><label>Fletcher and Zupanski(2006)</label><mixed-citation>Fletcher, S. J. and Zupanski, M.: A hybrid multivariate Normal and lognormal
distribution for data assimilation, Atmos. Sci. Lett., 7, 43–46,
<ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1002/asl.128" ext-link-type="DOI">10.1002/asl.128</ext-link>, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx9"><label>Gentine et al.(2016)Gentine, Garelli, Park, Nie, Torri, and
Kuang</label><mixed-citation>Gentine, P., Garelli, A., Park, S.-B., Nie, J., Torri, G., and Kuang, Z.:
Role
of surface heat fluxes underneath cold pools, Geophys. Res. Lett., 43,
874–883, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1002/2015GL067262" ext-link-type="DOI">10.1002/2015GL067262</ext-link>, 2015GL067262, 2016.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx10"><label>Golaz et al.(2002)Golaz, Larson, and Cotton</label><mixed-citation>
Golaz, J.-C., Larson, V. E., and Cotton, W. R.: A PDF-based model for
boundary layer clouds. Part I: Method and model description, J. Atmos.
Sci., 59, 3540–3551, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx11"><label>Grabowski et al.(2006)Grabowski, Bechtold, Cheng, Forbes, Halliwell,
Khairoutdinov, Lang, Nasuno, Petch, Tao, Wong, Wu, and
Xu</label><mixed-citation>
Grabowski, W. W., Bechtold, P., Cheng, A., Forbes, R., Halliwell, C.,
Khairoutdinov, M., Lang, S., Nasuno, T., Petch, J., Tao, W. K., Wong, R., Wu,
X., and Xu, K. M.: Daytime convective development over land: A model
intercomparison based on LBA observations, Q. J. Roy. Meteor. Soc.,
132, 317–344, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx12"><label>Grandpeix and Lafore(2010)</label><mixed-citation>
Grandpeix, J.-Y. and Lafore, J.-P.: A density current parameterization
coupled
with Emanuel's convection scheme. Part I: The models, J.
Atmos. Sci., 67, 881–897, 2010.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx13"><label>Griffin and Larson(2013)</label><mixed-citation>
Griffin, B. M. and Larson, V. E.: Analytic upscaling of local microphysics
parameterizations, Part II: Simulations, Q. J. Roy. Meteor. Soc.,
139, 58–69, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx14"><label>Griffin and Larson(2016)</label><mixed-citation>Griffin, B. M. and Larson, V. E.: A new subgrid-scale representation of
hydrometeor fields using a multivariate PDF, Geosci. Model Dev., 9,
2031–2053, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-9-2031-2016" ext-link-type="DOI">10.5194/gmd-9-2031-2016</ext-link>, 2016.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx15"><label>Khairoutdinov and Kogan(2000)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Kogan, Y.: A new cloud physics parameterization in a
large-eddy simulation model of marine stratocumulus, Mon. Weather Rev., 128,
229–243, 2000.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx16"><label>Khairoutdinov and Randall(2002)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Randall, D. A.: Similarity of Deep Continental Cumulus
Convection as Revealed by a Three-Dimensional Cloud-Resolving Model, J.
Atmos. Sci., 59, 2550–2566, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx17"><label>Khairoutdinov and Randall(2003)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Randall, D. A.: Cloud Resolving Modeling of the ARM
Summer 1997 IOP: Model Formulation, Results, Uncertainties, and
Sensitivities, J. Atmos. Sci., 60, 607–624, 2003.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx18"><label>Khairoutdinov and Randall(2006)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Randall, D. A.: High-Resolution Simulation of
Shallow-to-Deep Convection Transition over Land, J. Atmos. Sci., 63,
3421–3436, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx19"><label>Kogan(2013)</label><mixed-citation>
Kogan, Y.: A cumulus cloud microphysics parameterization for cloud-resolving
models, J. Atmos. Sci., 70, 1423–1436, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx20"><label>Kuang and Bretherton(2006)</label><mixed-citation>
Kuang, Z. and Bretherton, C. S.: A Mass-Flux Scheme View of a High-Resolution
Simulation of a Transition from Shallow to Deep Cumulus Convection, J. Atmos.
Sci., 63, 1895–1909, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx21"><label>Larson and Golaz(2005)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Golaz, J.-C.: Using probability density functions to derive
consistent closure relationships among higher-order moments, Mon. Weather Rev.,
133, 1023–1042, 2005.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx22"><label>Larson and Griffin(2006)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Griffin, B. M.: Coupling microphysics parameterizations to
cloud parameterizations, in: Preprints, 12th Conference on Cloud Physics,
Madison, WI, American Meteorological Society, 2006.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx23"><label>Larson and Griffin(2013)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Griffin, B. M.: Analytic upscaling of local microphysics
parameterizations, Part I: Derivation, Q. J. Roy. Meteor. Soc., 139,
46–57, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx24"><label>Larson and Schanen(2013)</label><mixed-citation>Larson, V. E. and Schanen, D. P.: The Subgrid Importance Latin Hypercube
Sampler (SILHS): a multivariate subcolumn generator, Geosci. Model Dev., 6,
1813–1829, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-6-1813-2013" ext-link-type="DOI">10.5194/gmd-6-1813-2013</ext-link>, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx25"><label>Larson et al.(2002)Larson, Golaz, and Cotton</label><mixed-citation>
Larson, V. E., Golaz, J.-C., and Cotton, W. R.: Small-scale and mesoscale
variability in cloudy boundary layers: Joint probability density functions,
J. Atmos. Sci., 59, 3519–3539, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx26"><label>Larson et al.(2005)Larson, Golaz, Jiang, and
Cotton</label><mixed-citation>
Larson, V. E., Golaz, J.-C., Jiang, H., and Cotton, W. R.: Supplying Local
Microphysics Parameterizations with Information about Subgrid Variability:
Latin Hypercube Sampling, J. Atmos. Sci., 62, 4010–4026, 2005.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx27"><label>Mapes and Neale(2011)</label><mixed-citation>Mapes, B. and Neale, R.: Parameterizing convective organization to escape the
entrainment dilemma, J. Adv. Model. Earth Syst., 3, M06004,
<ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1029/2011MS000042" ext-link-type="DOI">10.1029/2011MS000042</ext-link>, 2011.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx28"><label>Mellor(1977)</label><mixed-citation>
Mellor, G. L.: The Gaussian cloud model relations, J. Atmos. Sci., 34,
356–358, 1977.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx29"><label>Morrison and Gettelman(2008)</label><mixed-citation>
Morrison, H. and Gettelman, A.: A new two-moment bulk stratiform cloud
microphysics scheme in the Community Atmosphere Model, Version 3
(CAM3). Part I: Description and numerical tests, J. Climate., 21,
3642–3659, 2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx30"><label>Rauber et al.(2007)Rauber, Stevens, Ochs, Knight, Albrecht, Blyth,
Fairall, Jensen, Lasher-Trapp, Mayol-Bracero, Vali, Anderson, Baker, Bandy,
Burnet, Brenguier, Brewer, Brown, Chuang, Cotton, Girolamo, Geerts, Gerber,
Göke, Gomes, Heikes, Hudson, Kollias, Lawson, Krueger, Lenschow, Nuijens,
O'Sullivan, Rilling, Rogers, Siebesma, Snodgrass, Stith, Thornton, Tucker,
Twohy, Zuidema, Sperber, and Waliser</label><mixed-citation>
Rauber, R. M., Stevens, B., Ochs, H. T., Knight, C., Albrecht, B. A., Blyth,
A. M., Fairall, C. W., Jensen, J. B., Lasher-Trapp, S. G., Mayol-Bracero,
O. L., Vali, G., Anderson, J. R., Baker, B. A., Bandy, A. R., Burnet, E.,
Brenguier, J.-L., Brewer, W. A., Brown, P. R. A., Chuang, P., Cotton, W. R.,
Girolamo, L. D., Geerts, B., Gerber, H., Göke, S., Gomes, L., Heikes,
B. G., Hudson, J. G., Kollias, P., Lawson, R. P., Krueger, S. K., Lenschow,
D. H., Nuijens, L., O'Sullivan, D. W., Rilling, R. A., Rogers, D. C.,
Siebesma, A. P., Snodgrass, E., Stith, J. L., Thornton, D. C., Tucker, S.,
Twohy, C. H., Zuidema, P., Sperber, K. R., and Waliser, D. E.: Rain in
Shallow Cumulus Over the Ocean: The RICO Campaign, B. Am. Meteorol.
Soc., 88, 1912–1928, 2007.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx31"><label>Rio et al.(2013)Rio, Grandpeix, Hourdin, Guichard, Couvreux, Lafore,
Fridlind, Mrowiec, Roehrig, Rochetin et al.</label><mixed-citation>
Rio, C., Grandpeix, J.-Y., Hourdin, F., Guichard, F., Couvreux, F., Lafore,
J.-P., Fridlind, A., Mrowiec, A., Roehrig, R., Rochetin, N., Lefebvre, M.-P., and Idelkadi, A.: Control
of deep convection by sub-cloud lifting processes: the ALP closure in the
LMDZ5B general circulation model, Clim. Dynam., 40, 2271–2292, 2013.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx32"><label>Rogers and Yau(1989)</label><mixed-citation>
Rogers, R. R. and Yau, M. K.: A short course in cloud physics,
Butterworth-Heinemann, 3rd Edn., 1989.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx33"><label>Schlemmer and Hohenegger(2014)</label><mixed-citation>
Schlemmer, L. and Hohenegger, C.: The formation of wider and deeper clouds as
a
result of cold-pool dynamics, J. Atmos. Sci., 71, 2842–2858, 2014.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx34"><label>Smolarkiewicz and Grabowski(1990)</label><mixed-citation>Smolarkiewicz, P. K. and Grabowski, W. W.: The multidimensional positive
definite advection transport algorithm: nonoscillatory option, J. Comput.
Phys., 86, 355–375, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1016/0021-9991(90)90105-A" ext-link-type="DOI">10.1016/0021-9991(90)90105-A</ext-link>, 1990.
</mixed-citation></ref><?xmltex \hack{\newpage}?>
      <ref id="bib1.bibx35"><label>Storer et al.(2015)Storer, Griffin, Höft, Weber, Raut, Larson,
Wang, and Rasch</label><mixed-citation>Storer, R. L., Griffin, B. M., Höft, J., Weber, J. K., Raut, E., Larson,
V. E., Wang, M., and Rasch, P. J.: Parameterizing deep convection using the
assumed probability density function method, Geosci. Model Dev., 8, 1–19,
<ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-8-1-2015" ext-link-type="DOI">10.5194/gmd-8-1-2015</ext-link>, 2015.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx36"><label>van Zanten et al.(2011)van Zanten, Stevens, Nuijens, Siebesma,
Ackerman, Burnet, Cheng, Couvreux, Jiang, Khairoutdinov, Kogan, Lewellen,
Mechem, Nakamura, Noda, Shipway, Slawinska, Wang, and
Wyszogrodzki</label><mixed-citation>van Zanten, M., Stevens, B., Nuijens, L., Siebesma, A., Ackerman, A., Burnet,
F., Cheng, A., Couvreux, F., Jiang, H., Khairoutdinov, M., Kogan, Y.,
Lewellen, D., Mechem, D., Nakamura, K., Noda, A., Shipway, B., Slawinska, J.,
Wang, S., and Wyszogrodzki, A.: Controls on precipitation and cloudiness in
simulations of trade-wind cumulus as observed during RICO, J. Adv. Model.
Earth Syst., 3, M06001, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1029/2011MS000056" ext-link-type="DOI">10.1029/2011MS000056</ext-link>, 2011.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx37"><label>Wyant et al.(2007)Wyant, Bretherton, Chlond, Griffin, Kitagawa,
Lappen, Larson, Lock, Park, de Roode, Uchida, Zhao, and
Ackerman</label><mixed-citation>Wyant, M. C., Bretherton, C. S., Chlond, A., Griffin, B. M., Kitagawa, H.,
Lappen, C.-L., Larson, V. E., Lock, A., Park, S., de Roode, S. R., Uchida,
J., Zhao, M., and Ackerman, A. S.: A Single-Column-Model Intercomparison of a
Heavily Drizzling Stratocumulus Topped Boundary Layer, J. Geophys. Res., 112,
D24204, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1029/2007JD008536" ext-link-type="DOI">10.1029/2007JD008536</ext-link>, 2007.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx38"><label>Xue et al.(2008)Xue, Feingold, and Stevens</label><mixed-citation>
Xue, H., Feingold, G., and Stevens, B.: Aerosol Effects on Clouds,
Precipitation, and the Organization of Shallow Cumulus Convection, J. Atmos.
Sci., 65, 392–406, 2008.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx39"><label>Zhang et al.(2002)Zhang, Lohmann, and Lin</label><mixed-citation>Zhang, J., Lohmann, U., and Lin, B.: A new statistically based autoconversion
rate parameterization for use in large-scale models, J. Geophys. Res., 107,
4750, <ext-link xlink:href="http://dx.doi.org/10.1029/2001JD001484" ext-link-type="DOI">10.1029/2001JD001484</ext-link>, 2002.</mixed-citation></ref>
      <ref id="bib1.bibx40"><label>Zuidema et al.(2012)Zuidema, Li, Hill, Bariteau, Rilling, Fairall,
Brewer, Albrecht, and Hare</label><mixed-citation>
Zuidema, P., Li, Z., Hill, R. J., Bariteau, L., Rilling, B., Fairall, C.,
Brewer, W. A., Albrecht, B., and Hare, J.: On trade wind cumulus cold pools,
J. Atmos. Sci., 69, 258–280, 2012.</mixed-citation></ref>

  </ref-list><app-group content-type="float"><app><title/>

    </app></app-group></back>
    <!--<article-title-html>Parameterizing microphysical effects on variances and covariances of moisture and heat content using a multivariate probability density function: a study with CLUBB (tag MVCS)</article-title-html>
<abstract-html><p class="p">Microphysical processes, such as the formation, growth, and evaporation of
precipitation, interact with variability and covariances (e.g., fluxes) in
moisture and heat content. For instance, evaporation of rain may produce cold
pools, which in turn may trigger fresh convection and precipitation. These
effects are usually omitted or else crudely parameterized at subgrid scales
in weather and climate models.</p><p class="p">A more formal approach is pursued here, based on predictive, horizontally
averaged equations for the variances, covariances, and fluxes of moisture and
heat content. These higher-order moment equations contain microphysical
source terms. The microphysics terms can be integrated analytically, given a
suitably simple warm-rain microphysics scheme and an approximate assumption
about the multivariate distribution of cloud-related and
precipitation-related variables. Performing the integrations provides exact
expressions within an idealized context.</p><p class="p">A large-eddy simulation (LES) of a shallow precipitating cumulus case is
performed here, and it indicates that the microphysical effects on
(co)variances and fluxes can be large. In some budgets and altitude ranges,
they are dominant terms. The analytic expressions for the integrals are
implemented in a single-column, higher-order closure model. Interactive
single-column simulations agree qualitatively with the LES. The analytic
integrations form a parameterization of microphysical effects in their own
right, and they also serve as benchmark solutions that can be compared to
non-analytic integration methods.</p></abstract-html>
<ref-html id="bib1.bib1"><label>Ackerman et al.(2009)Ackerman, van Zanten, Stevens, Savic-Jovcic,
Bretherton, Chlond, Golaz, Jiang, Khairoutdinov, Krueger, Lewellen, Lock,
Moeng, Nakamura, Petters, Snider, Weinbrecht, and
Zulauf</label><mixed-citation>
Ackerman, A. S., van Zanten, M. C., Stevens, B., Savic-Jovcic, V.,
Bretherton, C. S., Chlond, A., Golaz, J.-C., Jiang, H., Khairoutdinov, M.,
Krueger, S. K., Lewellen, D. C., Lock, A., Moeng, C.-H., Nakamura, K.,
Petters, M. D., Snider, J. R., Weinbrecht, S., and Zulauf, M.: Large-Eddy
Simulations of a Drizzling, Stratocumulus-Topped Marine Boundary Layer, Mon.
Weather Rev., 137, 1083–1110, <a href="http://dx.doi.org/10.1175/2008MWR2582.1" target="_blank">doi:10.1175/2008MWR2582.1</a>, 2009.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib2"><label>André et al.(1978)André, de Moor, Lacarrère, and du
Vachat</label><mixed-citation>
André, J. C., de Moor, G., Lacarrère, P., and du Vachat, R.:
Modeling the 24-hour evolution of the mean and turbulent structures of the
planetary boundary layer, J. Atmos. Sci., 35, 1861–1883, 1978.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib3"><label>Bechtold et al.(2014)Bechtold, Semane, Lopez, Chaboureau, Beljaars,
and Bormann</label><mixed-citation>
Bechtold, P., Semane, N., Lopez, P., Chaboureau, J.-P., Beljaars, A., and
Bormann, N.: Representing Equilibrium and Nonequilibrium Convection in
Large-Scale Models, J. Atmos. Sci., 71, 734–753, 2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib4"><label>Böing et al.(2012)Böing, Jonker, Siebesma, and
Grabowski</label><mixed-citation>
Böing, S. J., Jonker, H. J., Siebesma, A. P., and Grabowski, W. W.:
Influence of the subcloud layer on the development of a deep convective
ensemble, J. Atmos. Sci., 69, 2682–2698, 2012.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib5"><label>Boutle et al.(2014)Boutle, Abel, Hill, and
Morcrette</label><mixed-citation>
Boutle, I., Abel, S., Hill, P., and Morcrette, C.: Spatial variability of
liquid cloud and rain: Observations and microphysical effects, Q. J.
Roy. Meteor. Soc., 140, 583–594, 2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib6"><label>Cheng and Xu(2009)</label><mixed-citation>
Cheng, A. and Xu, K.-M.: A PDF-Based Microphysics Parameterization for
Simulation of Drizzling Boundary Layer Clouds, J. Atmos. Sci., 66,
2317–2334, 2009.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib7"><label>Derbyshire et al.(2004)Derbyshire, Beau, Bechtold, Grandpeix, Piriou,
Redelsperger, and Soares</label><mixed-citation>
Derbyshire, S. H., Beau, I., Bechtold, P., Grandpeix, J. Y., Piriou, J. M.,
Redelsperger, J. L., and Soares, P. M. M.: Sensitivity of moist convection to
environmental humidity, Q. J. Roy. Meteor. Soc., 130, 3055–3079, 2004.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib8"><label>Fletcher and Zupanski(2006)</label><mixed-citation>
Fletcher, S. J. and Zupanski, M.: A hybrid multivariate Normal and lognormal
distribution for data assimilation, Atmos. Sci. Lett., 7, 43–46,
<a href="http://dx.doi.org/10.1002/asl.128" target="_blank">doi:10.1002/asl.128</a>, 2006.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib9"><label>Gentine et al.(2016)Gentine, Garelli, Park, Nie, Torri, and
Kuang</label><mixed-citation>
Gentine, P., Garelli, A., Park, S.-B., Nie, J., Torri, G., and Kuang, Z.:
Role
of surface heat fluxes underneath cold pools, Geophys. Res. Lett., 43,
874–883, <a href="http://dx.doi.org/10.1002/2015GL067262" target="_blank">doi:10.1002/2015GL067262</a>, 2015GL067262, 2016.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib10"><label>Golaz et al.(2002)Golaz, Larson, and Cotton</label><mixed-citation>
Golaz, J.-C., Larson, V. E., and Cotton, W. R.: A PDF-based model for
boundary layer clouds. Part I: Method and model description, J. Atmos.
Sci., 59, 3540–3551, 2002.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib11"><label>Grabowski et al.(2006)Grabowski, Bechtold, Cheng, Forbes, Halliwell,
Khairoutdinov, Lang, Nasuno, Petch, Tao, Wong, Wu, and
Xu</label><mixed-citation>
Grabowski, W. W., Bechtold, P., Cheng, A., Forbes, R., Halliwell, C.,
Khairoutdinov, M., Lang, S., Nasuno, T., Petch, J., Tao, W. K., Wong, R., Wu,
X., and Xu, K. M.: Daytime convective development over land: A model
intercomparison based on LBA observations, Q. J. Roy. Meteor. Soc.,
132, 317–344, 2006.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib12"><label>Grandpeix and Lafore(2010)</label><mixed-citation>
Grandpeix, J.-Y. and Lafore, J.-P.: A density current parameterization
coupled
with Emanuel's convection scheme. Part I: The models, J.
Atmos. Sci., 67, 881–897, 2010.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib13"><label>Griffin and Larson(2013)</label><mixed-citation>
Griffin, B. M. and Larson, V. E.: Analytic upscaling of local microphysics
parameterizations, Part II: Simulations, Q. J. Roy. Meteor. Soc.,
139, 58–69, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib14"><label>Griffin and Larson(2016)</label><mixed-citation>
Griffin, B. M. and Larson, V. E.: A new subgrid-scale representation of
hydrometeor fields using a multivariate PDF, Geosci. Model Dev., 9,
2031–2053, <a href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-9-2031-2016" target="_blank">doi:10.5194/gmd-9-2031-2016</a>, 2016.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib15"><label>Khairoutdinov and Kogan(2000)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Kogan, Y.: A new cloud physics parameterization in a
large-eddy simulation model of marine stratocumulus, Mon. Weather Rev., 128,
229–243, 2000.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib16"><label>Khairoutdinov and Randall(2002)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Randall, D. A.: Similarity of Deep Continental Cumulus
Convection as Revealed by a Three-Dimensional Cloud-Resolving Model, J.
Atmos. Sci., 59, 2550–2566, 2002.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib17"><label>Khairoutdinov and Randall(2003)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Randall, D. A.: Cloud Resolving Modeling of the ARM
Summer 1997 IOP: Model Formulation, Results, Uncertainties, and
Sensitivities, J. Atmos. Sci., 60, 607–624, 2003.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib18"><label>Khairoutdinov and Randall(2006)</label><mixed-citation>
Khairoutdinov, M. and Randall, D. A.: High-Resolution Simulation of
Shallow-to-Deep Convection Transition over Land, J. Atmos. Sci., 63,
3421–3436, 2006.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib19"><label>Kogan(2013)</label><mixed-citation>
Kogan, Y.: A cumulus cloud microphysics parameterization for cloud-resolving
models, J. Atmos. Sci., 70, 1423–1436, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib20"><label>Kuang and Bretherton(2006)</label><mixed-citation>
Kuang, Z. and Bretherton, C. S.: A Mass-Flux Scheme View of a High-Resolution
Simulation of a Transition from Shallow to Deep Cumulus Convection, J. Atmos.
Sci., 63, 1895–1909, 2006.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib21"><label>Larson and Golaz(2005)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Golaz, J.-C.: Using probability density functions to derive
consistent closure relationships among higher-order moments, Mon. Weather Rev.,
133, 1023–1042, 2005.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib22"><label>Larson and Griffin(2006)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Griffin, B. M.: Coupling microphysics parameterizations to
cloud parameterizations, in: Preprints, 12th Conference on Cloud Physics,
Madison, WI, American Meteorological Society, 2006.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib23"><label>Larson and Griffin(2013)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Griffin, B. M.: Analytic upscaling of local microphysics
parameterizations, Part I: Derivation, Q. J. Roy. Meteor. Soc., 139,
46–57, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib24"><label>Larson and Schanen(2013)</label><mixed-citation>
Larson, V. E. and Schanen, D. P.: The Subgrid Importance Latin Hypercube
Sampler (SILHS): a multivariate subcolumn generator, Geosci. Model Dev., 6,
1813–1829, <a href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-6-1813-2013" target="_blank">doi:10.5194/gmd-6-1813-2013</a>, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib25"><label>Larson et al.(2002)Larson, Golaz, and Cotton</label><mixed-citation>
Larson, V. E., Golaz, J.-C., and Cotton, W. R.: Small-scale and mesoscale
variability in cloudy boundary layers: Joint probability density functions,
J. Atmos. Sci., 59, 3519–3539, 2002.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib26"><label>Larson et al.(2005)Larson, Golaz, Jiang, and
Cotton</label><mixed-citation>
Larson, V. E., Golaz, J.-C., Jiang, H., and Cotton, W. R.: Supplying Local
Microphysics Parameterizations with Information about Subgrid Variability:
Latin Hypercube Sampling, J. Atmos. Sci., 62, 4010–4026, 2005.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib27"><label>Mapes and Neale(2011)</label><mixed-citation>
Mapes, B. and Neale, R.: Parameterizing convective organization to escape the
entrainment dilemma, J. Adv. Model. Earth Syst., 3, M06004,
<a href="http://dx.doi.org/10.1029/2011MS000042" target="_blank">doi:10.1029/2011MS000042</a>, 2011.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib28"><label>Mellor(1977)</label><mixed-citation>
Mellor, G. L.: The Gaussian cloud model relations, J. Atmos. Sci., 34,
356–358, 1977.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib29"><label>Morrison and Gettelman(2008)</label><mixed-citation>
Morrison, H. and Gettelman, A.: A new two-moment bulk stratiform cloud
microphysics scheme in the Community Atmosphere Model, Version 3
(CAM3). Part I: Description and numerical tests, J. Climate., 21,
3642–3659, 2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib30"><label>Rauber et al.(2007)Rauber, Stevens, Ochs, Knight, Albrecht, Blyth,
Fairall, Jensen, Lasher-Trapp, Mayol-Bracero, Vali, Anderson, Baker, Bandy,
Burnet, Brenguier, Brewer, Brown, Chuang, Cotton, Girolamo, Geerts, Gerber,
Göke, Gomes, Heikes, Hudson, Kollias, Lawson, Krueger, Lenschow, Nuijens,
O'Sullivan, Rilling, Rogers, Siebesma, Snodgrass, Stith, Thornton, Tucker,
Twohy, Zuidema, Sperber, and Waliser</label><mixed-citation>
Rauber, R. M., Stevens, B., Ochs, H. T., Knight, C., Albrecht, B. A., Blyth,
A. M., Fairall, C. W., Jensen, J. B., Lasher-Trapp, S. G., Mayol-Bracero,
O. L., Vali, G., Anderson, J. R., Baker, B. A., Bandy, A. R., Burnet, E.,
Brenguier, J.-L., Brewer, W. A., Brown, P. R. A., Chuang, P., Cotton, W. R.,
Girolamo, L. D., Geerts, B., Gerber, H., Göke, S., Gomes, L., Heikes,
B. G., Hudson, J. G., Kollias, P., Lawson, R. P., Krueger, S. K., Lenschow,
D. H., Nuijens, L., O'Sullivan, D. W., Rilling, R. A., Rogers, D. C.,
Siebesma, A. P., Snodgrass, E., Stith, J. L., Thornton, D. C., Tucker, S.,
Twohy, C. H., Zuidema, P., Sperber, K. R., and Waliser, D. E.: Rain in
Shallow Cumulus Over the Ocean: The RICO Campaign, B. Am. Meteorol.
Soc., 88, 1912–1928, 2007.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib31"><label>Rio et al.(2013)Rio, Grandpeix, Hourdin, Guichard, Couvreux, Lafore,
Fridlind, Mrowiec, Roehrig, Rochetin et al.</label><mixed-citation>
Rio, C., Grandpeix, J.-Y., Hourdin, F., Guichard, F., Couvreux, F., Lafore,
J.-P., Fridlind, A., Mrowiec, A., Roehrig, R., Rochetin, N., Lefebvre, M.-P., and Idelkadi, A.: Control
of deep convection by sub-cloud lifting processes: the ALP closure in the
LMDZ5B general circulation model, Clim. Dynam., 40, 2271–2292, 2013.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib32"><label>Rogers and Yau(1989)</label><mixed-citation>
Rogers, R. R. and Yau, M. K.: A short course in cloud physics,
Butterworth-Heinemann, 3rd Edn., 1989.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib33"><label>Schlemmer and Hohenegger(2014)</label><mixed-citation>
Schlemmer, L. and Hohenegger, C.: The formation of wider and deeper clouds as
a
result of cold-pool dynamics, J. Atmos. Sci., 71, 2842–2858, 2014.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib34"><label>Smolarkiewicz and Grabowski(1990)</label><mixed-citation>
Smolarkiewicz, P. K. and Grabowski, W. W.: The multidimensional positive
definite advection transport algorithm: nonoscillatory option, J. Comput.
Phys., 86, 355–375, <a href="http://dx.doi.org/10.1016/0021-9991(90)90105-A" target="_blank">doi:10.1016/0021-9991(90)90105-A</a>, 1990.

</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib35"><label>Storer et al.(2015)Storer, Griffin, Höft, Weber, Raut, Larson,
Wang, and Rasch</label><mixed-citation>
Storer, R. L., Griffin, B. M., Höft, J., Weber, J. K., Raut, E., Larson,
V. E., Wang, M., and Rasch, P. J.: Parameterizing deep convection using the
assumed probability density function method, Geosci. Model Dev., 8, 1–19,
<a href="http://dx.doi.org/10.5194/gmd-8-1-2015" target="_blank">doi:10.5194/gmd-8-1-2015</a>, 2015.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib36"><label>van Zanten et al.(2011)van Zanten, Stevens, Nuijens, Siebesma,
Ackerman, Burnet, Cheng, Couvreux, Jiang, Khairoutdinov, Kogan, Lewellen,
Mechem, Nakamura, Noda, Shipway, Slawinska, Wang, and
Wyszogrodzki</label><mixed-citation>
van Zanten, M., Stevens, B., Nuijens, L., Siebesma, A., Ackerman, A., Burnet,
F., Cheng, A., Couvreux, F., Jiang, H., Khairoutdinov, M., Kogan, Y.,
Lewellen, D., Mechem, D., Nakamura, K., Noda, A., Shipway, B., Slawinska, J.,
Wang, S., and Wyszogrodzki, A.: Controls on precipitation and cloudiness in
simulations of trade-wind cumulus as observed during RICO, J. Adv. Model.
Earth Syst., 3, M06001, <a href="http://dx.doi.org/10.1029/2011MS000056" target="_blank">doi:10.1029/2011MS000056</a>, 2011.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib37"><label>Wyant et al.(2007)Wyant, Bretherton, Chlond, Griffin, Kitagawa,
Lappen, Larson, Lock, Park, de Roode, Uchida, Zhao, and
Ackerman</label><mixed-citation>
Wyant, M. C., Bretherton, C. S., Chlond, A., Griffin, B. M., Kitagawa, H.,
Lappen, C.-L., Larson, V. E., Lock, A., Park, S., de Roode, S. R., Uchida,
J., Zhao, M., and Ackerman, A. S.: A Single-Column-Model Intercomparison of a
Heavily Drizzling Stratocumulus Topped Boundary Layer, J. Geophys. Res., 112,
D24204, <a href="http://dx.doi.org/10.1029/2007JD008536" target="_blank">doi:10.1029/2007JD008536</a>, 2007.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib38"><label>Xue et al.(2008)Xue, Feingold, and Stevens</label><mixed-citation>
Xue, H., Feingold, G., and Stevens, B.: Aerosol Effects on Clouds,
Precipitation, and the Organization of Shallow Cumulus Convection, J. Atmos.
Sci., 65, 392–406, 2008.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib39"><label>Zhang et al.(2002)Zhang, Lohmann, and Lin</label><mixed-citation>
Zhang, J., Lohmann, U., and Lin, B.: A new statistically based autoconversion
rate parameterization for use in large-scale models, J. Geophys. Res., 107,
4750, <a href="http://dx.doi.org/10.1029/2001JD001484" target="_blank">doi:10.1029/2001JD001484</a>, 2002.
</mixed-citation></ref-html>
<ref-html id="bib1.bib40"><label>Zuidema et al.(2012)Zuidema, Li, Hill, Bariteau, Rilling, Fairall,
Brewer, Albrecht, and Hare</label><mixed-citation>
Zuidema, P., Li, Z., Hill, R. J., Bariteau, L., Rilling, B., Fairall, C.,
Brewer, W. A., Albrecht, B., and Hare, J.: On trade wind cumulus cold pools,
J. Atmos. Sci., 69, 258–280, 2012.
</mixed-citation></ref-html>--></article>
