中纬度风暴增长的拉格朗日视角

温带气旋主导着中纬度气候和天气，并且已知通过斜压增长和正压衰减。传统上，风暴增长的定量气候度量主要基于欧拉度量，考虑大气平均态及其如何影响涡旋增长，但不考虑风暴本身的拉格朗日增长。在这里，利用ERA-5再分析数据并追踪83年数据中的所有温带风暴（气旋和反气旋），我们研究了风暴的实际增长，并将其与风暴发展过程中平均态的欧拉特征进行比较。在弱斜压极限下，我们发现斜压性可以很好地度量风暴的最大强度。然而，这种单调关系在高斜压性水平下被打破。我们表明，尽管单个风暴的实际增长率随斜压性单调增加，但高斜压性下最大强度的降低是由风暴增长时间的减少引起的。基于拉格朗日分析，我们提出了对斜压性与风暴活动之间传统线性关系的非线性修正。然后，我们展示了一个简化的风暴增长模型，该模型考虑了斜压性对异常垂直倾斜的影响，再现了观测到的非线性关系。将分析扩展到包括平均流的正压特性，突出了它们对风暴增长率的边际影响，但对增长时间的关键影响。我们的结果强调了拉格朗日研究风暴动力学以增进对中纬度气候理解的潜力。