Увлечение (метеорология) - Entrainment (meteorology)

Воздух течет в конвективном облаке и вокруг него

Увлечение это феномен атмосфера которое происходит, когда турбулентный поток захватывает нетурбулентный поток. Обычно он используется для обозначения захвата ветрового потока с высоким содержанием влаги или в случае тропические циклоны, захват более сухого воздуха.

Задержка - обратный эффект, когда воздух из конвективного облака, обычно в его верхней части, впрыскивается в окружающую среду.

Теория

Диаграмма, показывающая изменение температуры (T) в окружающей среде с высотой и влияние скорости уноса (${displaystyle lambda }$) на верхней высоте кучево-дождевые облака

Вовлечение - это смешивание окружающего воздуха с существовавшим ранее воздушным потоком или облаком, так что окружающий воздух становится частью потока или облака. В коэффициент уноса в облака является одной из наиболее чувствительных переменных, вызывающих неопределенность в климатические модели.^[1]

Однородное перемешивание - это модель, которая предполагает, что шкала времени для перемешивания в облаке была короткой по сравнению с шкалой времени испарения. Это будет означать, что сухой ненасыщенный воздух окружающей среды будет увлечен через облако, прежде чем он начнет испарять облачные капли. Перемешивание с уносом, возникающее в результате этой модели, проявляется как частичное испарение всех капель внутри облака, но без изменения количества облачных капель.^[2][3]Противоположной моделью увлечения является неоднородное перемешивание. Эта модель предполагает, что время, необходимое для испарения облачных капель, мало по сравнению с временными масштабами перемешивания. Следовательно, насыщенный воздух, который смешивается с ненасыщенным воздухом окружающей среды, полностью испаряет облачные капли в увлеченной области, что снижает общее количество облачных капель.^[2][3]

Основное различие между двумя моделями заключается в том, как они влияют на форму спектра облачных капель. Однородное перемешивание изменяет форму спектра, поскольку пересыщение неодинаково для больших и малых капель. Воздействие на облако однородно перемешанного увлеченного воздуха приведет к сужению спектра облачных капель, в то время как неоднородное перемешивание не изменит спектр облачных капель.^[2]

Скорость увлечения

Кучевые облака оказывают значительное влияние на перенос энергии и водяного пара, а затем влияют на осадки и климат. В крупномасштабных моделях кучевые облака необходимо параметризовать. Скорость увлечения является ключевым параметром параметризации кучевых облаков. Генри Стоммел был первым, кто изучал скорость уноса в кучевых облаках.^[4]

Рекомендации

1. Knight CG, Knight SHE, Massey N, Aina T, Christensen C и др. (2007). Связь вариаций параметров, программного и аппаратного обеспечения с крупномасштабным поведением 57000 климатических моделей. Proc. Natl. Акад. Sci. Соединенные Штаты Америки 104, 12259–64
2. Йонас, П.Р. (1996). Турбулентность и микрофизика облаков. Атмосферные исследования, 40(2-4), 283-306, Дои:10.1016/0169-8095(95)00035-6.
3. Лу К., Ю. Лю, С. Ню, С. Крюгер и Т. Вагнер, 2013 г .: Изучение параметризации турбулентных процессов уноса-перемешивания в облаках. J. Geophys. Res., 118, 185-194.
4. Стоммель, Х. Вовлечение воздуха в кучевое облако. Журнал атмосферных наук, 1947, 4: 91-94.

дальнейшее чтение

• Лу К., С. Ню, Ю. Лю, А. Фогельманн, 2013: Эмпирическая взаимосвязь между скоростью уноса и микрофизикой в ​​кучевых облаках. Geophys. Res. Lett., 40, 2333-2338.
• Лу С., Ю. Лю и С. Ню, 2013: Метод различения и связывания турбулентного перемешивания уноса и столкновения-слияния в слоисто-кучевых облаках. Подбородок. Sci. Бюл., 58, 545-551.
• Лу К., Ю. Лю, С. Ню, А. Фогельманн, 2012: Скорость бокового уноса в неглубоких кумулах: зависимость от источников сухого воздуха и функций плотности вероятности. Geophys. Res. Lett., 39, L20812.
• Лу К., Ю. Лю, С. Юм, С. Ню, С. Эндо, 2012: Новый подход к оценке скорости уноса в кучевых облаках. Geophys. Res. Lett., 39, L04802.
• Лу К., Ю. Лю и С. Ню, 2014: Параметризация уносового перемешивания в неглубоких кумулах и эффекты вторичного перемешивания. Chinese Sci. Бюл., 59 (9), 896-903.
• Лу К., Ю. Лю и С. Ню, 2011: Исследование механизмов турбулентного уноса-перемешивания с использованием комбинированного подхода. J. Geophys. Res., 116, D20207.
• Бернет, Ф., и Дж. Л. Бренгье, 2007: Наблюдательные исследования процесса перемешивания уноса в теплых конвективных облаках. J. Atmos. Наук, 64, 1995–2011.
• Ф. Чоссон, Дж. Л. Бренгьер и Л. Шюллер, 2007: Моделирование захвата-перемешивания и переноса излучения в облаках пограничного слоя. J. Atmos. Sci., 64, 2670–2682.
• Хилл, А.А., Дж. Фейнгольд, Х. Цзян, 2009: Влияние предположения о вовлечении и перемешивании на взаимодействия аэрозоль-облако в морских слоисто-кучевых облаках. J. Atmos. Sci., 66, 1450–1464.
• Хикс, Э., К. Понтикис и А. Риго, 1990: процессы увлечения и перемешивания, связанные с ростом капель в теплых средних широтах и ​​тропических облаках. J. Atmos. Sci., 47, 1589–1618.
• Понтикис, К.А., и Э.М.Хикс, 1993: Активация капель, связанная с уносом и перемешиванием в теплых тропических морских облаках. J. Atmos. Наук, 50, 1888–1896.
• Бейкер Б.А., 1992: Турбулентное увлечение и перемешивание в облаках: новый подход к наблюдениям. J. Atmos. Sci., 49, 387–404.
• Палуч, И.Р., 1979: Механизм увлечения в Колорадо-Кумули. J. Atmos. Sci., 36, 2467–2478.
• М. Бейкер и Дж. Латам, 1979: Эволюция спектров капель и скорость образования эмбриональных капель дождя в небольших кучевых облаках. J. Atmos. Sci., 36, 1612–1615.
• Бейкер, М.Б., Р.Г. Корбин и Дж. Латам, 1980, Влияние уноса на эволюцию спектров облачных капель: I. Модель неоднородного перемешивания. Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества, 106, 581-598.