为什么热带气旋不撕裂自己呢?

Question

热带气旋的通用术语是飓风、台风或热带风暴。热带气旋他们的能量来自海洋表面的水蒸发,最终再浓缩当它冷却到饱和。热带气旋的旋转造成的科里奥利效应。

我不清楚的是:为什么这些巨大的温暖、潮湿的空气聚集在数千公里吗?是什么物理过程使他们在对风暴的中心?

*图片来自维基百科文章热带气旋

Answer 1

流体的运动方程包裹在大气中(在笛卡尔空间)

$ $ \ dfrac {D \ mathbf u} {Dt} = - \ dfrac{1}{\ρ}\微分算符p 2ω\ mathbf \ \ * \ mathbf u + \ mathbf \ mathbf F, g + $ $

$ \ mathbf u $是风,\ρ是密度,美元$ p $是压力,美元\ mathbf \ω是地球的角速度,美元\ mathbf g是重力和美元\ mathbf F是美元摩擦。导数是一个物质导数(拉格朗日观点)

$ $ \ dfrac {D \ varphi} {Dt} = \ dfrac{\部分\ varphi}{\部分t} + \ mathbf u \ cdot \微分算符\ varphi。$ $

有一个无因次数称为罗斯比数(Ro)美元表现geostrophically决定当一个流。这个数字是由

$ $ Ro = {U \ / fL} $ $

U美元速度范围内,L是一个长度尺度和美元f是科氏参数美元($ f = 2ω\ \罪\φ美元,美元\ω= 7.2921 \ * 10 ^{5}\ \文字{年代}^{1},美元和\φ是美元纬度)。当罗依< < 1美元,美元流动展览地转平衡。这发生在L美元变得大,随着风暴。当我说地转流,我真正的意思是,一个包裹的净加速度很小。在一个热带气旋等压线大致圆形这曲率产生梯度风的平衡。

梯度风压力梯度力的平衡,科里奥利力和向心加速度。在这个流程,就像在地转流,风将遵循等压线,流动cyclonically低压的中心,周围虽然低于geostrphic流相同的压力梯度。靠近海洋表面摩擦起了很大的作用,在摩擦表面的风将导致对低压风稍微偏转,或内在的等压线。

接近风暴的中心,在眼壁附近,长度L降低美元规模和科里奥利力的地方一个小角色。这里的流动达到旋转平衡——离心和压力梯度力之间的平衡。

梯度和旋转平衡解释风绕着风暴和表面摩擦将径向向内组件在低水平,用平流输送角动量向风暴的中心。空气对流在眼壁将提升到对流层顶,它会流anti-cyclonically(由于热风)下沉之前远离风暴。风暴的核心是温暖和空气下沉,创建云免费的眼睛。风暴周围的流动平衡流动和流动向内向上/向下向外/是一个热力学卡诺热机。

这给了我们一个相当稳定的设置,这就是为什么一次热带风暴形式它往往坚持而不是撕裂本身。维持这种平衡的关键是一个温暖的海洋表面和疲软的垂直风剪。如果你带走温暖的海洋风暴将开始旋转,如果你有很强的剪切断开上下级别发行量和暴风雨会削弱。