On the Inefficiency of Moist Geostrophic Turbulence: A Theory for the Energetic Output under Subsaturated Conditions
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The equator-to-pole temperature gradient has traditionally been understood as the primary driver of the midlatitude storm tracks, which derive their kinetic energy in the process of transporting sensible heat down the gradient. Latent heat, however, accounts for an estimated 30%–60% of the meridional energy transport, a portion which is likely to increase in a warmer world. The contribution of latent heat to the energetics is complicated in that it is inefficient: Only a fraction of the transported latent heat is converted into kinetic energy. Currently, there is no complete theory to explain the relationship between meridional energy transport and kinetic energy generation by midlatitudes eddies. We use a two-layer moist quasigeostrophic model to develop a theory of how the energetic output of the midlatitude atmosphere depends on the relative humidity structure. By varying the surface evaporation rate, we show that the system only reaches the maximum possible energetic output in the saturated limit, producing substantially less kinetic energy at lower evaporation rates. We quantify this reduction in kinetic energy production in terms of a moist conversion efficiency. Using a moist energetic framework, we identify that precipitation dissipation and the diffusion of moisture in subsaturated regions account for the reduction in energetic output. We then show that the moist conversion efficiency can be diagnosed from the distribution of humidity. Significance Statement The impact of humidity on the strength of midlatitude storms is not well understood. Humidity will increase as the planet warms, but it is unclear whether storms will become stronger or weaker as a result. We use an idealized computer model to learn how humidity will impact the strength of storms. We focus on the effect of evaporation at the planet’s surface, with simulations ranging from a completely dry atmosphere to one with rain everywhere. In between these two limits, it is raining in only part of the atmosphere, and storms are much weaker than in the case with rain everywhere. We discuss how to connect these results to more complex models and real-world data.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,002 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».