QG-DL:准地转框架中非绝热层的动力学
大气与海洋物理
2022-03-30 v1 流体动力学
摘要
准地转(QG)理论描述了对流层中受声学波与内重力波双重平衡的中尺度天气尺度流动动力学。在此框架内,近地面(湍流)摩擦效应通常由埃克曼层(Ekman Layer)理论表示。对流层大约覆盖大气最低十公里,而埃克曼层高度通常仅数百米。然而,这一双层渐近理论未明确考虑由云形成或辐射与湍流热通量相关的非绝热加热所引起的位温层结的显著变化,在中纬度地区,这在约最低三公里内可能尤为重要。为弥补此缺陷,本文通过引入一个称为“非绝热层”(DL)的中间、动力与热力活跃层,扩展了经典的 QG-埃克曼层模型。该层中的流动同样处于声学、静力与地转平衡,但与 QG 流不同,其位温变化不限于对稳定且时间无关的背景层结的微小偏离。相反,在非绝热层内,非绝热过程可影响主导阶层结。因此,非绝热层改变了埃克曼层顶部的压力场,进而改变了准地转主体流动所见的埃克曼抽吸(Ekman pumping)强度。结果提出了针对中纬度(干与湿)动力学的扩展准地转三层 QG-DL-埃克曼模型。
引用
@article{arxiv.2104.10598,
title = {QG-DL: Dynamics of a diabatic layer in the quasi-geostrophic framework},
author = {Rupert Klein and Lisa Schielicke and Stephan Pfahl and Boualem Khouider},
journal= {arXiv preprint arXiv:2104.10598},
year = {2022}
}
备注
12 pages, 5 figures