大规模小尺度涡旋相互作用促成气旋形成中的湿对流
大气与海洋物理
2025-12-17 v1 流体动力学
摘要
气旋的形成与加强是一复杂现象，涉及风暴中动量和能量之间的多层反馈相互作用，以及跨多个时空尺度的相互作用。背景涡旋在湍流大气中发挥关键作用，对于气旋的形成至关重要。这些涡旋相互作用如何导致对流组织并在湍流大气中维持灾难性气旋涡旋仍不清楚。此外，哪些过程区分了发展成气旋的低压系统与那些不发展成气旋的系统？本文我们研究小尺度涡旋相互作用在背景流中维持气旋初现阶段大尺度组织的作用。我们构建时变复杂网络，其中地理位置为节点，节点之间的连接代表短时涡旋相关性。只有那些位于子米尺度范围内的相邻节点之间才会相连。每个网络针对 29 小时的数据构建；相邻的网络之间相隔 3 小时，从而揭示了涡旋动力学中局部一致性的演化。我们发现，小尺度涡旋相互作用表现为大尺度涌现模式。进一步，我们确立，组织化湿对流显著与气旋加强时形成气旋的低压系统中局部一致涡旋动力学区域相关；然而，在不发展成气旋的案例中，这些相关性并未持续。通过分析随时间演化的网络连通性，我们表明这些大尺度模式本质上是小尺度涡旋动力学一致性传播的大尺度模式。我们解释说，这种传播是通过小尺度的湿度反馈和大尺度的自组织模式实现的。
引用
@article{arxiv.2512.14267,
title = {Large-scale patterns of small-scale vorticity interactions foster moist convection during cyclogenesis},
author = {Shruti Tandon and Apoorva Singh and B. N. Goswami and R. I. Sujith},
journal= {arXiv preprint arXiv:2512.14267},
year = {2025}
}