Циркуляция воздуха в атмосфере

Примерно на 1,5 км выше атмосферы и за ее пределами ураган обычно изотермический в горизонтальном направлении (Монтгомери и др., 2006, т. 4), смотрите также Кнаффа (2000). Таким образом, тогда как температуро-связанная разность давлений выше высоты с (рис. 1с) не осуществляется в атмосфере, по-видимому конденсационно-связанная разность давлений происходит ниже высоты zc.

Некоторые подсказки об относительной силе циркуляции, управляемой различным нагревом, в сравнении с циркуляцией, вызванной конденсацией, могут быть получены при оценке ветряных скоростей в тех реальных процессах, которые развиваются в низкой атмосфере без конденсации. Они представлены сухими (свободны от осадков) бризами (такими как модели суточных ветров, приводимые в движение разным нагревом земли и поверхности моря) и пылевыми смерчами.

В то время как оба требуют очень больших температурных градиентов (вертикальных и горизонтальных)для возникновения по сравнению с глобальными средними значениями, оба типа циркуляции сравнительно малы по интенсивности и имеют незначительную важность для глобальной циркуляции.

Например, пыльные смерчи не включают выпадение осадков и типично характеризуются скоростью ветра в несколько метров в секунду (Синклеир, 1973). Другие типы точно таких же сжатых закручивающихся вихрей – торнадо – которые всегда сопровождаются фазовым переходом воды – развивают скорости ветра по крайней мере на порядок выше (Вурман с соавт., 1996). Более усовершенствованные анализы точек циркуляции Хадли (Хелд и Хью, 1980) указывают на те же выводы: теоретически описанные Хадли элементы, управляемые различным нагревом, по-видимому на один порядок слабее, чем наблюдаемая циркуляция (Хэлд и Хоу, 1980; Шнейдер, 2006), смотрите также Кабаллеро с соавт. (2008). Пока теоретические описания главной атмосферной циркуляции остаются нерешенными, вызванная конденсацией динамика предлагает возможное решение (см. в Секции 4.1).

Наши подход и теория имеют и другие важные следствия. Некоторые из них обсуждались в предыдущих статьях, например в отношении развития ураганов (Макариева и Горшков, 2009 а,б) и значимости растений и земного испарения в образовании крупномасштабной континентальной погодной модели (Макариева и др., 2006, 2009; Макариева и Горшков. 2007; Шейл и Мурдиярсо. 2009). Недавно накопились доказательства прямых свидетельств воздушных потоков, вызванных фазовыми переходами водяного пара (Чикур и Юри, 2010). Другие следствия вероятно важны в прогнозировании глобальной и местной природы климатических изменений – предмета серьезной озабоченности и дебатов в настоящее время (Пилк и др.. 2009; Шиермейер, 2010).

Таким образом, хотя образование градиентов воздушного давления через конденсацию не получило адекватного теоретического обоснования в науках климатологии и метеорологии, здесь у нас есть аргумент, что это отсутствие обоснования было незаслуженным. Конденсационно-вызванные динамики становятся новой средой исследований, что может значительно обогатить наше понимание атмосферных процессов и изменения климата. Мы очень надеемся, что наши представленные расчеты обеспечат стимул к дальнейшим теоретическим и эмпирическим исследованиям в этом важном, но все еще неполно охарактеризованном феномене.