بیشینه شدت پتانسیل

بیشینهٔ شدت پتانسیل (انگلیسی: Maximum potential intensity) در هواشناسیِ چرخند حاره‌ای، حد نظری قدرتی است که یک چرخند حاره‌ای می‌تواند به آن دست یابد.

به دلیل اصطکاک سطحی، جریان ورودی هوا تنها بخشی از تکانهٔ زاویه‌ای را حفظ می‌کند. از این رو مرز پایینی سطح دریا هم به‌عنوان منبع انرژی (از راه تبخیر) و هم به‌عنوان چاه انرژی (از راه اصطکاک) برای سامانه عمل می‌کند. همین امر به وجود یک حد بالای نظری برای بیشترین سرعت بادی که یک چرخند حاره‌ای می‌تواند به آن برسد، می‌انجامد. از آنجا که میزان تبخیر به‌طور خطی با سرعت باد افزایش می‌یابد (درست مانند اینکه بیرون‌آمدن از استخر در روزی بادی بسیار سردتر احساس می‌شود)، یک بازخورد مثبت در ورودی انرژی به سامانه وجود دارد که به آن بازخورد تبادل گرمایی سطحی ناشی از باد (WISHE) گفته می‌شود.[۱] این بازخورد زمانی خنثی می‌شود که اتلاف اصطکاکی، که با توان سوم سرعت باد افزایش می‌یابد، به‌اندازهٔ کافی بزرگ شود.

یک چرخند حاره‌ای را می‌توان همچون یک موتور گرمایی در نظر گرفت که انرژی گرمایی ورودی از سطح دریا را به انرژی مکانیکی تبدیل می‌کند؛ انرژی‌ای که می‌تواند برای انجام کار مکانیکی در برابر اصطکاک سطحی به کار رود. در حالت تعادل، نرخ تولید خالص انرژی در سامانه با نرخ اتلاف انرژی برابر می‌شود و همین برابری، بیشینهٔ شدت قابل‌دستیابی را تعیین می‌کند.[۲]

از آنجا که بیشینهٔ شدت پتانسیل، بیشترین قدرتی را که هوا و اقیانوس در یک منطقه و زمان معین می‌توانند به یک چرخند حاره‌ای بدهند نشان می‌دهد (فارغ از اینکه در واقعیت چرخندی در آنجا وجود داشته باشد یا نه)، این کمیت را می‌توان برای تعیین اینکه کدام مناطق زمین می‌توانند از چرخندهای حاره‌ای با شدت معینی پشتیبانی کنند، و اینکه این مناطق چگونه ممکن است در طول زمان تغییر کنند، به کار برد. به‌طور مشخص، بیشینهٔ شدت پتانسیل سه مؤلفه دارد، اما تغییرپذیری آن در مکان و زمان عمدتاً ناشی از تغییرپذیری در مؤلفهٔ تفاضل آنتالپی هوا-سطح است.[۳]

کاربردها و روند

از آنجا که بیشینهٔ شدت پتانسیل به‌شدت به دمای سطح دریا وابسته است، این کمیت ابزاری برای بررسی چگونگی واکنش شدت بالقوهٔ چرخندهای حاره‌ای به تغییرات اقلیمی فراهم می‌کند. پژوهش‌ها نشان داده‌اند که با گرم‌شدن آب‌های سطحی اقیانوس، بیشینهٔ شدت پتانسیل نیز افزایش می‌یابد؛ هرچند بیشتر چرخندهای واقعی هرگز به این حد نظری نمی‌رسند و شدت مشاهده‌شدهٔ آن‌ها معمولاً به‌طور محسوسی کمتر از بیشینهٔ شدت پتانسیل است، زیرا عوامل دیگری مانند برش باد محیطی و پویایی درونی طوفان نیز در شدت واقعی آن‌ها دخیل‌اند.[۴]

جستارهای وابسته

منابع

  1. ↑ Emanuel, K A. (1986). "An Air-Sea Interaction Theory for Tropical Cyclones. Part I: Steady-State Maintenance". Journal of the Atmospheric Sciences. 43 (6): 585–605. Bibcode:1986JAtS...43..585E. doi:10.1175/1520-0469(1986)043<0585:AASITF>2.0.CO;2.
  2. ↑ Bister, M. (2002). "Low frequency variability of tropical cyclone potential intensity 1. Interannual to interdecadal variability". Journal of Geophysical Research. 107 (D24): 4801. Bibcode:2002JGRD..107.4801B. doi:10.1029/2001JD000776.
  3. ↑ Bell, M.M.; Montgomery, M.T.; Emanuel, K.A. (2012). "Air–Sea Enthalpy and Momentum Exchange at Major Hurricane Wind Speeds Observed during CBLAST". Journal of the Atmospheric Sciences. 69 (11): 3197–3222. Bibcode:2012JAtS...69.3197B. doi:10.1175/JAS-D-11-0276.1. hdl:1721.1/81202. S2CID 17840178.
  4. ↑ Woolnough, S. J.; Slingo, J. M.; Hoskins, B. J. (2000). "The Relationship between Convection and Sea Surface Temperature on Intraseasonal Timescales". Journal of Climate. 13 (12): 2086–2104. Bibcode:2000JCli...13.2086W. doi:10.1175/1520-0442(2000)013<2086:TRBCAS>2.0.CO;2.
This page is issued from ویکی‌پدیا. The text is available under Creative Commons Attribution-Share Alike 4.0 unless otherwise noted. Additional terms may apply for the media files.