光学薄干大气环流态的非平衡热力学
流体动力学
2015-06-11 v2 大气与海洋物理
地球物理
摘要
利用一个通用环流模型，通过在大参数范围内改变旋转速率Ω和表面拖曳τ，对光学薄干大气在不同热罗斯比数Ro和泰勒数Ff下的状态进行了广泛分析。通过使用非平衡热力学诊断，如物质熵产生、效率、经向热输送和动能耗散，我们以一种新的方式表征了不同的环流态。斜压环流具有高机械耗散、经向热输送、物质熵产生，并且在将热量转化为机械功方面相当高效。与感热通量相关的热耗散主要取决于表面性质，几乎与旋转速率无关，对于准正压环流和接近赤道超旋转的状态非常低。慢速旋转的轴对称环流具有最高的经向热输送。在高旋转速率和中高拖曳下，大气环流是纬向流的，具有非常低的机械耗散、经向热输送和效率。当τ被解释为与湍流边界层动量和感热输运相关的可调参数时，我们的结果证实了在Ω值范围内使用最大熵产生原理作为调谐指南的可能性。这项研究表明了使用基本非平衡热力学研究行星大气性质的有效性，并扩展了我们对大气环流态热力学的认识。
引用
@article{arxiv.1208.2678,
title = {Nonequilibrium thermodynamics of circulation regimes in optically-thin, dry atmospheres},
author = {Salvatore Pascale and Francesco Ragone and Valerio Lucarini and Yixiong Wang and Robert Boschi},
journal= {arXiv preprint arXiv:1208.2678},
year = {2015}
}