中纬度暴风环境中卷入的对流有效位能的解析公式
摘要：具有从风暴环境直接确定的入射率的对流可利用潜能能量（ECAPE）的分析公式被介绍。通过对运动方程进行分析处理，将入射与背景环境相连接，从而产生了风暴相对流与上升流半径之间的直接对应关系，以及上升流半径平方与入射率之间的反比关系。这些概念与湿静能量绝热守恒的假设相结合，得到了一个明确的ECAPE分析公式，该公式仅取决于大气剖面中的状态变量和少数已在过去文献中确定的常数参数的值。利用简化的伯努利式方程，导出了第二个公式，该公式考虑了通过从云的背景环境中提取的动能增强上升流。CAPE和ECAPE可以被视为上升流中最大垂直速度$w_{max}$的预测指标。因此，这些公式使用过去数值建模研究中的$w_{max}$进行评估。与未被稀释的CAPE、具有预定入射率的ECAPE以及Peters等人（2020）的ECAPE公式相比，这两个新公式极大地改进了对$w_{max}$的预测。将环境动能贡献纳入上升流的公式正确预测了在模拟中$w_{max}$超过$\sqrt{2CAPE}$的情况，并为为什么在过去的模拟中这种超出是罕见的提供了概念上的解释。这些公式在现在天气预报和暴风雨预测以及气候变化研究中作为暴风雨代理物有潜在的使用价值。
作者：John M. Peters, Daniel R. Chavas, Hugh Morrison, Chun-Yian Su, and Brice E. Coffer
论文ID：2301.04712
分类：Atmospheric and Oceanic Physics
分类简称：physics.ao-ph
提交时间：2023-01-13