Die Reaktion einer zonal symmetrischen Atmosphäre auf subtropische thermische Anregung: Schwellenverhalten

Wir betrachten die Reaktion einer zonal symmetrischen Atmosphäre auf eine thermische Anregung, die in den Subtropen lokalisiert ist. Insbesondere hat die Temperaturverteilung im Gleichgewicht einen lokalen subtropischen Höhepunkt und ist anderswo, einschließlich am Äquator, flach. Basierend auf der Theorie des reibungsfreien stationären Zustands wird argumentiert, dass die Reaktion auf eine solche Anregung einer von zwei unterschiedlichen Typen entspricht. Unterhalb einer Schwellenanregung nimmt die Atmosphäre einen stationären Zustand des thermischen Gleichgewichts ohne meridionalen Fluss an. Bei superkritischer Anregung bricht dieser Zustand zusammen und eine starke meridionale Zirkulation wird vorhergesagt. Der Schwellenwert der Anregung ist jener, bei dem die absolute Vorticity des zonalen Flusses (im Gradienten-Gleichgewicht mit den Gleichgewichtstemperaturen) an der oberen Grenze verschwindet. Diese reibungsfreien Vorhersagen werden in einem zonal symmetrischen numerischen Modell getestet; während die Viskosität des Modells die Schwelle verschiebt und ansonsten die Reaktion verändert, ist die Schwelle im Verhalten des Modells deutlich erkennbar.