跨赤道哈得来环流范围的轴对称约束

我们考虑已知的来自 Hide 定理、角动量守恒（AMC）模型和等面积模型的约束对跨赤道哈得来环流范围的相关性。这些理论分别假定哈得来环流必须跨越：所有辐射对流平衡（RCE）绝对角动量（$M_\mathrm{rce}$）满足 $M_\mathrm{rce}>\Omega a^2$ 或 $M_\mathrm{rce}<0$，或 RCE 绝对涡度（$\eta_\mathrm{rce}$）满足 $f\eta_\mathrm{rce}<0$ 的纬度；所有 RCE 纬向风超过 AMC 纬向风的纬度；以及在一个使深度平均位温连续且能量守恒的范围内。AMC 模型需要知道上升纬度 $\varphi_\mathrm{a}$，其不必等于 RCE 强迫最大纬度 $\varphi_\mathrm{m}$。无论 $\varphi_\mathrm{a}$ 取何值，我们证明 AMC 环流必须至少延伸到冬季半球与夏季半球一样远。等面积模型预测 $\varphi_\mathrm{a}$，总是将其置于 $\varphi_\mathrm{m}$ 的极侧。当 $\varphi_\mathrm{m}$ 向极移动时（在给定热罗斯比数下），等面积预测的哈得来环流变得大得难以置信，而 $\varphi_\mathrm{m}$ 和 $\varphi_\mathrm{a}$ 都越来越偏离基于 Hide 定理（即超临界强迫）的最小环流范围。在一个理想化干大气环流模型中，生成了跨赤道哈得来环流，其中一些几乎横跨极到极。它们都未能完美均匀化角动量，在范围上关于赤道大致对称，且其在范围上似乎受超临界强迫跨度的控制。