热带气旋最大潜在强度的另类表达式

Emanuel的最大潜在强度概念（E-PI）从环境参数估算热带气旋的最大速度。在最大风速点，E-PI的关键方程将离心加速度（最大速度平方除以半径）与饱和湿熵的径向梯度成比例关联。比例系数取决于出流温度。此处表明，同一物理量间的不同关系可由梯度风平衡与熵的定义直接导出，其比例系数取决于局地空气温度的径向梯度。这一稳健的替代式揭示了一个先前未探明的约束：为使E-PI成立，出流温度应是最大风速点径向温度梯度的函数。当空气水平等温时（我们认为这并非罕见条件），该约束无法被满足，且E-PI的关键方程将最大速度平方低估约两倍。这解释了“超强度”（最大风速超过E-PI）。新公式预测较高温度下超强度较少，印证了近期数值模拟。我们重新评估先前分析以揭示仅用超梯度风解释超强度的支撑并不一致。在2003年Isabel飓风中发现最大超强度与最小梯度风不平衡相关。经修正以诊断性计入超梯度风后，新公式表明向风暴中心递增的空气温度可掩盖梯度风不平衡的影响，从而减少“超强度”并在形式上使E-PI更接近观测。讨论了这些发现对评估真实风暴的启示。