热带气旋低维模型中的倾覆现象
动力系统
2023-07-31 v1
摘要
全球气候变化的假定影响之一是热带气旋频率和强度的增加。由于热带气旋登陆时可能造成的破坏，理解其形成应为大众所关注。2017 年，Kerry Emanuel 通过建立一个将眼墙切向风速与内核心湿度耦合的低维动力系统，对热带气旋形成进行了建模。对于物理相关参数，该动力系统总包含三个不动点：对应于非风暴态的原点稳定不动点、对应于稳定风暴态的额外渐近稳定不动点，以及对应于不稳定风暴态的鞍点。本工作的目标是通过解析论证与数值实验，揭示支配热带气旋形成与抑制的潜在机制。我们给出了稳定态之间由速率与噪声诱导的倾覆现象的案例研究，关联到热带气旋的失稳或形成。虽然随机系统表现出往返于非风暴态的转移，但噪声诱导倾覆更可能形成风暴，而速率诱导倾覆更可能是风暴失稳的方式，事实上，单独作用的速率诱导倾覆绝不会导致风暴形成。对于作为风暴失稳者的速率诱导倾覆，一个引人注目的结果是，风切变和最大潜在风速都必须以可观的速率增加，才能实现对活跃飓风态的倾覆。对于通过噪声诱导倾覆的风暴形成，我们确定了非风暴态最可能被激活的特定方向。
引用
@article{arxiv.2307.15583,
title = {Tipping in a Low-Dimensional Model of a Tropical Cyclone},
author = {Katherine Slyman and John A. Gemmer and Nicholas K. Corak and Claire Kiers and Christopher K. R. T. Jones},
journal= {arXiv preprint arXiv:2307.15583},
year = {2023}
}