气候系统与热力学第二定律
摘要：地球净熵输出与其内部不可逆熵产生之间存在着热力学第二定律的关系。本文回顾了使用这一约束来理解地球气候的应用。辐射过程和物质过程都是气候系统中不可逆熵产生的原因。着重研究物质过程，推导了气候系统的熵预算，考虑了水文循环的多相特性。熵预算促进了大气环流的热机视角，该视角已被用来提出对流上升速度、热带气旋强度和大气经向热传递的理论。然而，这些理论只有在适当考虑大气中水的所有相态所伴随的不可逆熵产生时才能成功。这样的湿度过程所伴随的不可逆性在全球气候变化背景下尤为重要，因为预计大气中的水蒸汽浓度将增加，文章讨论了近期对气候变化下大气热机响应的理解进展。最后，简要回顾了在气候和地球物理流体中应用变分方法的情况，包括使用平衡统计力学来预测长寿命的相干结构的行为以及备受争议的最大熵产生原理。
作者：Martin S. Singh and Morgan E O'Neill
论文ID：2102.01745
分类：Atmospheric and Oceanic Physics
分类简称：physics.ao-ph
提交时间：2022-01-19