云中湍流凝结的理想化模型

各种微物理模型试图通过近似表示湍流环境中通过凝结生长的瞬态滴滴生长来解释云中滴径分布(DSD)呈宽广特征的发生。本文分析了特定的理想化模型，其中滴生长条件的可变性主要来自携带这些滴的湍流垂直速度的可变性。例如是在绝对空间中工作的随机涡流跳跃模型以及某些类型的DNS类模型。我们展示了此类模型产生的滴径统计在垂直方向上是空间非均匀的，导致预测的DSD取决于DSD空间抽样尺度$\Delta$。在这些模型中，$\Delta$与滴的湍流扩散(近似为布朦运动)的空间范围相关联，因此像$t^{1/2}$一样增长。这导致滴径分布出现不必要的持续性扩大，因为标准偏差随时间(也像$t^{1/2}$一样)的增长基本上来自抽样尺度$\Delta$的增长。此外，本文讨论的模型预测的DSD不一定是局部宽的(即大滴和小滴可能在足够小的体积中未得到良好的混合)，因此不一定指示重力引起的滴涞混合概率的增强。在构建基于次网格参数化的坚实物理基础的努力中，本研究提出了一个解释理想化模型优势和局限性的框架，指出如何明智地评估和使用它们作为云中湍流凝结在大尺度涡流模拟中的次网格表示。