简单对流模型研究大气表面层

自好莱坞电影中永生以来,“蝴蝶效果”已成为常见概念,尽管它隐蔽的源头名出对象Lorenz吸引器外形为蝴蝶翼画像混乱基础原理阻扰长期天气预测:初始条件小小变化从长远看会导致大相径庭的结果

产生Lorenz吸引器的三等分系统常被称为简单大气对流模型,然而在大气科学界中,很少注意Lorenz方程描述的原液流积分流层从下向下加热从上冷却雷利-贝纳尔对流标志流流流流流流流流流动动态学家和数学家都爱它可分析性,但行为丰富常被指为与许多地球物理和天体流直接相关(Pandey等人,2018年)。扰动Raylei-Benard对流成功引导我们对混乱的理解,Lorenz吸引者就是例子,这表明通过使用简单对流系统获取地球大气层行为的其他关键概念洞察的诱人可能性

在最近的研究中(Fodo等2019年),我们探索了这一潜力,调查扰动Raylei大气边界层并称对接边界层特别是,我们调查表层统计属性是否以相似方式发展两个系统高度表面层通常只有数十米厚,但由于那里发生强扰混合,对边界层开发至关紧要,最终对热量、动量、水分和污染物与大气其余部分交换至关紧要Raylei-Bénard对流和CBL条件相同,这可能使人认为表层属性在两种情况下行为相似上界条件差异改变两个系统出现的大规模环流,这可能对表层有影响。

诚然,尽管Rayleigh-Benard对地球物理流关系极大,但我们发现它冷却上层对大型结构的修改方式与CBL相比大大改变近表属性行为特别是Rayleigh-Benard对流下发比CBL强得多,对表层的冲击改变速度和温度统计与高度开发方式

只需对Rayleigh-Benard对流条件作增量修改即可密切匹配CBL表层统计上盘非冷却非冷冷冷不允许热逃逸,消除强低调影响,导致Rayleigh-Benard变换版与CBL相近度Rayleigh-Benard对齐侧顶部盖比CBL简单实验搭建并提供较长统计稳定状态,允许通过长平均实现更高统计并发

从长远看,古典Rayleigh-Benard系统将继续作为自然对流研究范式,尽管我们正日益开始看到它实际应用地球物理和天体物理(Wilczynski等2019年流可能不如过去文献显示的简单