On the Isotopic Composition of Cold Pools in Radiative‐Convective Equilibrium
On the Isotopic Composition of Cold Pools in Radiative‐Convective Equilibrium
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辐射-对流平衡冷池的同位素组成
DOI：
10.1029/2020jd033139
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发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
--
通讯作者：
Torri, Giuseppe
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Torri, Giuseppe
虽然稳定水同位素是研究气候系统的重要工具，但影响它们的一些物理过程仍然不完全受限。在这项工作中，我集中在冷池，深层对流系统的重要组成部分，可以说是最不了解的特征之一，从水同位素的角度来看。使用拉格朗日和欧拉框架的组合，我首先集中于量化不同的过程如何决定冷池的初始水蒸气同位素组成。通过分析降水驱动的下沉气流会产生冷池，我确定与环境空气混合会产生富集效应。另一方面，微物理过程倾向于在初始阶段（主要在自由对流层）耗尽下沉气流，并在最后阶段（当下沉气流位于亚云层时）使其丰富。然后，我考虑了在冷池传播过程中哪些过程可能影响冷池的同位素组成，我发现表面潜热通量比冷池夹带起更大的作用。最后，我展示了如何利用水同位素来诊断冷池湿斑中水蒸气的来源。
Although stable water isotopologues are important tools in the study of the climate system, some of the physical processes that affect them are still imperfectly constrained. In this work, I concentrate on cold pools, essential components of deep convective systems that are arguably one of the least understood features from the water isotopologue perspective. Using a combination of a Lagrangian and an Eulerian framework, I first focus on quantifying how different processes determine the initial water vapor isotopic composition of cold pools. By analyzing the precipitation‐driven downdrafts that give rise to cold pools, I determine that mixing with environmental air has an enriching effect. On the other hand, microphysical processes tend to deplete the downdraft in the initial stages, mostly in the free troposphere, and to enrich it in the final stages, when the downdraft is in the subcloud layer. Then, I consider what processes might influence the isotopic composition of cold pools during their propagation, and I find that surface latent heat fluxes play a much greater role than cold pool entrainment. Finally, I show how water isotopologues could be used to diagnose the origin of water vapor in cold pool moist patches.
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