热带气旋生成

热带气旋发生是指从云团向热带气旋(TC)的转变。在过渡之前,云团可以持续数天而其特征几乎没有变化。因此,我们可以说云团处于准平衡状态。在过渡之后,热带气旋也可以持续数天而不改变其基本特征。因此,人们也可以将热带气旋确定为一种准平衡状态。

热带气旋的形成通常只需要两到三天。相对于云集群或TC的持续时间,这个过渡周期非常短。当云团(准平衡)状态不再持续(自发灾难)或触发因素作用于云团(触发灾难)时,热带气旋发生。一个自发的热带气旋必须与满足一定条件有关;在一个触发的热带气旋中,这一条件非常接近满足。虽然这种情况的精确细节仍然未知,但它通常与已知的情况有关:海温高于26.5°C,低背景垂直风切变,和一个足够高的科里奥利参数(第15章的Palmen和Newton, 1969)。当条件满足时,所有的云团都可以变成TC。众所周知,一系列的TC经常同时发生。通过这些已确定的特征——两个准平衡状态和两者之间的快速转换等等——热带气旋的发生可以清楚地确定为一场灾难。

构造是启发式的原理图对于理解热带气旋形成的灾难性性质,与图3相似。人们可以使用扰动的核心区域(例如半径30公里以内)的三维质量加权平均温度减去环境温度——即核心区域的升温程度——作为总状态变量s。曲线a表示核心区域的非绝热加热——主要是积云加热。曲线B为同一区域内向上运动引起的绝热冷却。假设热平衡主要在A和B之间,在云团和TC两个准平衡处A-B均为零。图4(a)为云团失去平衡状态时的a - b。云团准平衡和TC准平衡时A-B均为零。如图4(a)所示,当云团失去平衡状态时,a - b在云团准平衡Si处的横坐标并不相交,只是与之切线接触。a - b在TC准平衡S3处过零,这是一个稳定的准平衡,因为远离这个准平衡的扰动会被a - b减少到零。TC准平衡S3左侧A-B为正值,可以保证从云集群状态开始的状态移动到TC状态。

曲线B可以大致用一条穿过原点的直线表示。这是因为具有较高核温度的扰动具有较强的经向环流,这意味着在核区域有较强的绝热冷却。基于以上考虑,云团失去准平衡状态时刻的a和B可表示为图4(B)。在此之前,如图4(c)所示。图中云集群对应S1和TC S3。S2是一个不稳定的准平衡态。随着边界条件的改变(例如

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