Dynamics of diabatically forced anticyclonic plumes in the stratosphere
Notice bibliographique
Résumé
Abstract A new class of vortices has been observed in the stratosphere following extreme wildfires (Canada 2017, Australia 2020) and volcanic eruptions (Raikoke 2019). These vortices are long‐lived mesoscale anticyclones (hundreds to 1,000 km in diameter) trapping plumes of aerosols and combustion/volcanic compounds. Owing to their unusual composition, these anticyclonically trapped plumes (ATPs) are associated with a significant radiative heating, which fuels their ascent through the stratosphere. This article investigates the dynamics of ATPs using two complementary approaches: analytically, in a potential vorticity (PV) perspective, and through idealised numerical simulations with the Weather Research and Forecasting (WRF) model. In both cases, we consider the vortical flow forced by a heating Lagrangian tracer. By reformulating the problem in the potential radius–potential temperature coordinate system introduced for tropical cyclones, we first clarify that ATP formation is concomitant with the injection of air into the stratosphere at extratropical latitudes. Then, we derive a set of simplified one‐dimensional equations describing the subsequent evolution of the flow after the injection. The equation obtained for the tracer is a variant of the classical Burgers' equation. In qualitative agreement with the three‐dimensional WRF simulations, this theoretical model predicts that ATPs develop an upper tracer front associated with sustained near‐zero anticyclonic PV, followed by a smooth tracer tail of cyclonic PV. Radiative relaxation of the temperature perturbations induced by the anticyclone and the presence of an initial PV anomaly tend to stabilise ATPs during their ascent. Finally, we note that the theory predicts a similar relationship between the plume and anticyclonic PV for cooled ATPs, which is supported by three‐dimensional simulations and may apply to the 2022 Hunga volcanic plume.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».