简化云-晴空界面的能量与水汽传输

我们考虑一种简化的云界面物理模型，其中忽略凝结、蒸发和辐射，动量、热能和水汽传输通过Boussinesq模型与蒸汽被动标量输运方程耦合来表示。该界面被建模为分隔两个具有不同动能和水汽浓度的各向同性湍流区域的薄层。特别地，我们关注惯性子区的小尺度部分以及对暖云微物理重要的耗散区尺度。我们通过局部扰动云界面处的标准温度递减率来数值研究稳定分层界面，然后观察系统的时间演化。当浮力项与惯性项达到相同量级时，我们观察到动能在混合层内的空间重分布，产生混合层内的动能凹陷。在此情况下，混合层包含两个具有相反动能梯度的界面区域，进而在速度波动场中产生两个间歇性子层。这改变了该结构相对于相应的非分层无剪切混合的特征：两个湍流区域之间的通信较弱，混合层的增长停止。这些结果与有分层和无分层的实验结果进行了讨论。