Увлечение — это явление атмосферы , которое происходит, когда турбулентный поток захватывает нетурбулентный поток. Обычно его используют для обозначения захвата потока ветра с высоким содержанием влаги или, в случае тропических циклонов , захвата более сухого воздуха.
Вытеснение — это противоположный эффект, когда воздух из конвективного облака, обычно находящегося в его верхней части, выбрасывается в окружающую среду.
Теория
Диаграмма, показывающая изменение температуры (T) с высотой в окружающей среде и влияние скорости вовлечения ( ) на верхнюю высоту кучево-дождевых облаков
Увлечение — это смешивание окружающего воздуха с уже существующим воздушным потоком или облаком, в результате чего окружающий воздух становится частью потока или облака. Коэффициент увлечения в облаках — одна из самых чувствительных переменных, вызывающих неопределенность в климатических моделях . [1]
Однородное смешивание — это модель, которая предполагает, что временные рамки смешивания внутри облака были короткими по сравнению со шкалой времени испарения. Это означало бы, что сухой, ненасыщенный, окружающий воздух будет вовлечен по всему облаку, прежде чем он начнет испарять капли облака. Смешивание вовлечения, которое является результатом этой модели, проявляется как частичное испарение всех капель внутри облака, но без изменения количества капель облака. [2] [3]
Контрастная модель вовлечения — неоднородное смешивание. Эта модель предполагает, что время, необходимое для испарения капель облака, коротко по сравнению со шкалой времени смешивания. Поэтому насыщенный воздух, который смешивается с ненасыщенным воздухом окружающей среды, полностью испарит капли облака в области вовлечения, что уменьшит общее количество капель облака. [2] [3]
Основное различие между двумя моделями заключается в том, как они влияют на форму спектра облачных капель. Гомогенное смешивание изменяет форму спектра, поскольку пересыщение не одинаково для больших и малых капель. Воздействие на облако однородно перемешанного увлеченного воздуха приведет к более узкому спектру облачных капель, в то время как негомогенное смешивание не изменяет 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 должны быть параметризованы. Скорость захвата является ключевым параметром в параметризации кучевых облаков. Генри Стоммел был первым, кто изучал скорость захвата в кучевых облаках. [4]
Ссылки
^ Knight CG, Knight SHE, Massey N, Aina T, Christensen C, et al., (2007). Ассоциация вариаций параметров, программного обеспечения и оборудования с крупномасштабным поведением в 57 000 климатических моделях. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 104, 12259–64
^ abc Jonas, PR, (1996). Турбулентность и микрофизика облаков. Atmospheric Research , 40(2-4), 283-306, doi :10.1016/0169-8095(95)00035-6.
^ ab Lu C., Y. Liu, S. Niu, S. Krueger и T. Wagner, 2013: Исследование параметризации для процессов турбулентного вовлечения-смешивания в облаках. J. Geophys. Res., 118, 185-194.
^ Стоммель, Х. Вовлечение воздуха в кучевое облако. Журнал атмосферных наук, 1947, 4: 91-94.
Дальнейшее чтение
Lu C., S. Niu, Y. Liu, A. Vogelmann, 2013: Эмпирическая связь между скоростью вовлечения и микрофизикой в кучевых облаках. Geophys. Res. Lett., 40, 2333–2338.
Lu C., Y. Liu и S. Niu, 2013: Метод различения и связывания турбулентного перемешивания и столкновения-слияния в слоисто-кучевых облаках. Chin. Sci. Bull., 58, 545–551.
Lu C., Y. Liu, S. Niu, A. Vogelmann, 2012: Скорость бокового вовлечения в мелкие кучевые облака: зависимость от источников сухого воздуха и функций плотности вероятности. Geophys. Res. Lett., 39, L20812.
Lu C., Y. Liu, S. Yum, S. Niu, S. Endo, 2012: Новый подход к оценке скорости вовлечения в кучевые облака. Geophys. Res. Lett., 39, L04802.
Lu C., Y. Liu и S. Niu, 2014: Параметризация перемешивания вовлекаемых потоков в мелких кучевых облаках и эффекты вторичных событий перемешивания. Chinese Sci. Bull., 59(9), 896–903.
Lu C., Y. Liu и S. Niu, 2011: Исследование механизмов турбулентного вовлечения-смешивания с использованием комбинированного подхода. J. Geophys. Res., 116, D20207.
Бернет, Ф. и Дж. Л. Бренгуйер, 2007: Наблюдательное исследование процесса вовлечения-смешивания в теплых конвективных облаках. J. Atmos. Sci., 64, 1995–2011.
Chosson, F., JL Brenguier и L. Schüller, 2007: Моделирование перемешивания и переноса излучения в облаках пограничного слоя. J. Atmos. Sci., 64, 2670–2682.
Хилл, А.А., Г. Файнгольд и Х. Цзян, 2009: Влияние предположения о вовлечении и смешивании на взаимодействие аэрозоля и облаков в морских слоисто-кучевых облаках. J. Atmos. Sci., 66, 1450–1464.
Хикс, Э., К. Понтикис и А. Риго, 1990: Процессы вовлечения и смешивания, связанные с ростом капель в теплых облаках средних широт и тропиков. J. Atmos. Sci., 47, 1589–1618.
Понтикис, К.А. и Э.М. Хикс, 1993: Активация капель в связи с вовлечением и смешиванием в теплых тропических морских облаках. J. Atmos. Sci., 50, 1888–1896.
Бейкер, BA, 1992: Турбулентное вовлечение и перемешивание в облаках: новый подход к наблюдениям. J. Atmos. Sci., 49, 387–404.
Палух, ИР, 1979: Механизм вовлечения в кучевые облака Колорадо. J. Atmos. Sci., 36, 2467–2478.
Бейкер, М. и Дж. Латам, 1979: Эволюция спектров капель и скорость образования эмбриональных капель дождя в небольших кучевых облаках. J. Atmos. Sci., 36, 1612–1615.
Бейкер, МБ, Р.Г. Корбин и Дж. Латам, 1980, Влияние вовлечения на эволюцию спектров облачных капель: I. Модель неоднородного перемешивания. Ежеквартальный журнал Королевского метеорологического общества, 106, 581–598.
