凝结质量汇与热带风暴的增强

以中心气压倾向衡量的热带风暴增强，代表了风暴核心区空气流入与流出之间约$10^{-3}$量级的微妙不平衡。驱动这种不平衡的因素，尤其是在快速增强的情况下，仍然难以捉摸。本文通过对北大西洋气旋的增强速率和降水进行分析，表明风暴加深的平均速率与最大局地降水从大气柱中移除质量的速率相当。生命周期最大增强速率和最大同时降水（乘以重力加速度）的平均值分别为$23$和$17$ hPa day$^{-1}$。这种等效性不仅限于平均值：增强速率和降水都与最大风速半径的倒数具有相同的依赖关系。通过数值模型进一步表明，在关闭质量汇的情况下，仅由感热和潜热驱动的风暴要么根本不发展，要么发展显著变慢，达到的最大强度也更低。本文讨论了先前研究关于质量汇相对不重要的结论，源于长期以来将质量非守恒性评估误解为对质量汇对风暴动力学实际影响的评估。凝结质量汇提供了地表气压与垂直速度之间的一个基本正反馈，这在先前已被证明对风暴增强的解析描述至关重要。这种反馈使得风暴环流在增强过程中变得更加紧凑，这与模拟的热驱动风暴在增强时最大风速半径增大的情况形成对比。这些发现表明，凝结质量汇是主导热带风暴动力学的一个过程。