弛豫振荡器式对流涌现的一个简单模型

地球热带地区的特征为准稳态降水，围绕均值有小幅振荡，这引出了湿润对流处于准平衡（QE）状态的假说。相比之下，地球热带对流的极暖模拟以类弛豫振荡器（RO）的降水为特征，短时对流风暴和暴雨以规则间隔形成并消散，其间几乎无降水。我们通过将体羽对流的零浮力模型与QE热机模型相结合，建立了湿润对流模型，并用以表明在高地表温度下QE被打破。我们假说，当对流热机的平衡条件被破坏时，即加热率乘以热力学效率超过可做功的速率时，RO状态涌现。我们针对一维和三维数值模拟检验了该假说，发现它能准确预测RO对流的 onset。所提出的由QE崩溃导致RO涌现的机制与可凝物无关，可应用于任何经历湿润对流的类行星大气。迄今，RO状态仅在三维对流解析模拟中被证实，这让人以为RO状态的物理需要能显式解析云羽与其环境三维相互作用的模拟。我们证明RO状态也存在于带参数化对流的单柱辐射-对流平衡模拟中，尽管处于不同的地表温度范围且风暴间歇期更长。