مروری بر نقش آزاد شدن گرمای نهان در چرخندهای عرض های میانی

مطالعات نظری و موردی بی شماری در طی چند دهه اخیر برای بررسی اثرات فرایند های فیزیکی در دینامیک چرخندهای عرض های میانی و تقویت آنها انجام شده است بنابر نتایج این مطالعات عوامل متعددی از قبیل آزاد شده گرمای نهان شارش های سطحی گرما و اثرات پستی و بلندی می تواند در ساختار و تشدید چرخش های یک سیستم چرخندی موثر باشد .همچنین نتایج حاکی از آن است که آزاد شده گرمای نهان مهم ترین فرایند(دررو) در میان فرایندهای فیزیکی موثر در چرخنده های عرض های میانی است.آزاد شدن گرمای نهان نه تنها می تواند اثر قابل توجه در شدت و ساختار اساسی یک چرخند داشته باشد بلکه در برخی موارد از قبیل (کم فشارهای قطبی) می تواند تعیین کننده وجود یا نبود چرخندزایی باشد لذا در این مقاله مطالعه اثرات این فرایند مد نظر است. در مدل کلاسیک ناپایداری کژفشار که دینامیک حاکم بر چرخندهای عرض های میانی است اثرات فرایندهای (دررو) کم تر مورد بررسی قرار گرفته است .از اساسی ترین رهیافت ها در بررسی اثر آزاد شدن گرمای نهان استفاده از مفهموم تاوایی پتانسیلی و به طور کلی بررسی این مسئله در چار چوب تاوایی پتانسیلی است.این کمیت دینامیکی دارای دو خاصیت مهم است.یکی پایستاری آن در غیاب نیروی مالش و گرمای (دررو) و دیگری وارون پذیری آن پژوهش های بی شماری با به کاربردن این رهیافت نقش این فرایند فیزیکی در چرخندهای مشاهده شده را مورد آزمایش قرار داده اند و نقطه نظرات درباره اهمیت آن متفاوت است.علت این تفاوت وجود گستره وسیعی از چرخندها با خواص گوناگون از قبیل ساختار - حرکت و شدت آنها است. مطالعات موردی بسیاری با استفاده از خاصیت وارون پذیری تاوایی پتانسیلی سعی در بررسی کمی و کیفی نقش بی هنجارهای تاوایی پتانسیلی سطوح فوقانی سطوح میانی(ناشی از آزاد شدن گرمای نهان) و سطح زمین(ناشی از گرادیان دما) و برهمکنش بین آنها در چرخندهای عرض های میانی داشته اند.نتایج این مطالعات را بر حسب ضعیف یا قوی بودن اثر آزادشدن گرمای نهان می توان به دو دسته تقسیم نمود.در موارد ضعیف دینامیک کژفشار سازوکار اصلی چرخندزایی بوده و گرمای نهان دارای نقش ثانویه است.اثر عمده آزاد شدن گرمای نهان ایجاد یک بی هنجاری مثبت تاوایی پتانسیلی د مجاورت مرکز چرخند در ورد سپهر زیرین است که منجر به تقویت سیتم می شود.گردش چرخندی همرا با این بی هنجاری دمای سطح زمین و بی هنجاری تاوایی پتانسیلی سطوح فوقانی از طریق فرارفت آن به عرض های پایین تر می شود.آزاد شدن گرمای نهان با بی هنجاری منفی تاوایی پتانسیلی در سطوح فوقانی نیز همراه است که می تواند پشته سطوح فوقانی واقع در پایین دست مرکز چرخند را تقویت کند. در موارد قوی آزاد شدن گرمای نهان می تواند به ویژه وقتی گرادیان دمایی سطح زمین ضعیف است سهم عمده و بسزایی در شدت چرخند سطح زمین داشته باشد به بیان دیگر بی هنجاری تاوایی پتانسیلی ناشی از آزاد شدن گرمای نهان جایگزین بی هنجاری دمایی سطح زمین در مدل کلاسیک ناپایداری کژفشار می شود و می تواند سهمی در حد بی هنجاری تاوایی پتانسیلی سطوح فوقانی درتقویت سیستم داشته باشد نکته حائز اهمیت دیگر این که بی هنجاری منفی تاوایی پتانسیلی حاصل از آزاد شدهن گرمای نهان - تمایل دارد بی هنجاری تاوایی پتانسیلی سطوح فوقانی را هم با کاهش ابعاد افقی و هم با محدود کردن گسترش عمودی آن تضعیف نماید نشان داده شده است که در غیاب آزاد شدن گرمای نهان(حذف آن) اثرات تاوایی پتانسیلی سطوح فوقانی در چرخند سطح زمین به مقدار زیادی افزایش می یابد.