Turbulent fluxes of variables such

Turbulent fluxes of variables such as entropy and specific humidity in boundary layers and convection cannot
be resolved explicitly in large-scale climate models but must be represented through parameterizations. Most
current parameterizations use schemes that truncate the hierarchy of moment equations at first order and use
second-order equations to estimate closure parameters, e.g., in local diffusive or non-local mass flux closures.
However, truncations of moment equations at second order may lead to more accurate parameterizations. At the
same time, they offer an opportunity to take spatially correlated structures (e.g., plumes) into account, which are
known to be important for convective dynamics.
Here we demonstrate the viability of a spatially nonlocal second-order closure (CE2), obtained by truncating the
hierarchy of cumulant equations at second order and neglecting cumulants of 3rd order and higher. To explore
the applicability of the CE2 closure, we study characteristics of different turbulence regimes through LES,
comparing fully nonlinear LES with quasi-linear LES in which interactions among turbulent eddies are suppressed
but nonlinear eddy—mean flow interactions are retained, as they are in the CE2 closure. In physical terms,
suppressing eddy—eddy interactions amounts to suppressing, e.g., interactions among plumes, while retaining
interactions between plumes and the environment (e.g., entrainment and detrainment). That is, the CE2 closure
explicitly resolves entrainment and detrainment, obviating the need to parameterize them.
A computational disadvantage is that solving the resulting equations for the second-order cumulants numerically
in general is costly. We will be discussing ways in which additional assumptions (e.g., about horizontal correlation
structures among turbulent fields) may lead to closures that are computationally efficient, yet more accurate than
existing closures.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ไม่ fluxes เชี่ยวของตัวแปรเช่นเอนโทรปีและความชื้นเฉพาะในขอบเขตของเลเยอร์และพาแก้ไขได้อย่างชัดเจนในแบบจำลองสภาพภูมิอากาศขนาดใหญ่ แต่ต้องแสดงผ่าน parameterizations มากที่สุดparameterizations ปัจจุบันใช้โครงร่างที่ตัดทอนของสมการในขณะที่สั่งครั้งแรก และใช้สมการที่สองสั่งการประมาณพารามิเตอร์ปิด เช่น ในถิ่น diffusive หรือท้อง ถิ่นไม่ใช่มวลไหลปิดอย่างไรก็ตาม truncations ของสมการในขณะที่สั่งสองอาจนำไปสู่ parameterizations ที่ถูกต้องมากขึ้น ที่กัน พวกเขามีโอกาสใช้ spatially correlated โครงสร้าง (เช่น เบิ้ลพลูม) เข้าบัญชี ซึ่งเป็นรู้จักให้ความสำคัญต่อการ dynamics ด้วยการพาที่นี่เราแสดงให้เห็นศักยภาพของการปิดใบสั่งสอง spatially nonlocal (CE2), ได้รับ โดยการตัดทอนการลำดับชั้นของสมการ cumulant ที่สั่งสองและ neglecting cumulants สั่ง 3 และสูงกว่า ในการสำรวจความเกี่ยวข้องของของการปิด CE2 เราศึกษาลักษณะของระบอบความปั่นป่วนต่าง ๆ ผ่านเลส์เปรียบเทียบเลสเต็มไม่เชิงเส้นกับเส้นกึ่งเลสในการโต้ตอบระหว่างเพ eddies ถูกระงับเอ็ดดี้แต่ไม่เชิงเส้นซึ่งหมายถึง มีสะสมกระแสโต้ตอบ พวกเขาเป็นในปิด CE2 ในแง่ทางกายภาพเมื่อเอ็ดดี้-เอ็ดดี้ยอดโต้ไปเมื่อ เช่น ระหว่าง plumes สอบถามโต้ตอบระหว่างเบิ้ลพลูมและสิ่งแวดล้อม (เช่น entrainment และ detrainment) นั่นคือ การปิด CE2อย่างชัดเจนแก้ไข entrainment และ detrainment, obviating ต้อง parameterize นั้นการคำนวณข้อเสียคือแก้สมการผลลัพธ์ cumulants สั่งสองเรียงตามตัวเลขโดยทั่วไป เป็นค่าใช้จ่าย เราจะสามารถสนทนาวิธีในสมมติฐานใดเพิ่มเติม (เช่น เกี่ยวกับความสัมพันธ์แนวนอนโครงสร้างระหว่างเขตเพ) อาจทำให้ปิดที่มีประสิทธิภาพ computationally ได้ถูกต้องมากกว่าปิดที่มีอยู่

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ฟลักซ์ปั่นป่วนของตัวแปรเช่นเอนโทรปีและความชื้นที่เฉพาะเจาะจงในชั้นเขตแดนและการพาความร้อนไม่สามารถได้รับการแก้ไขอย่างชัดเจนในแบบจำลองภูมิอากาศขนาดใหญ่ แต่ต้องผ่านตัวแทน parameterizations
ส่วนใหญ่
parameterizations
ปัจจุบันใช้ชุดรูปแบบที่ตัดลำดับชั้นของสมช่วงเวลาที่สั่งซื้อครั้งแรกและใช้สมการที่สองเพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์ปิดเช่นในdiffusive ท้องถิ่นหรือไม่ในท้องถิ่นการปิดการไหลของมวล.
แต่ truncations ของสมขณะที่ลำดับที่สองอาจนำไปสู่ จะถูกต้องมากขึ้น parameterizations ในเวลาเดียวกันพวกเขามีโอกาสที่จะใช้โครงสร้างความสัมพันธ์เชิงพื้นที่ (เช่นขนนก) เข้าบัญชีซึ่งเป็นที่รู้จักกันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเจริญเติบโตและการไหลเวียน. ที่นี่เราแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการปิดสองเพื่อ nonlocal ตำแหน่งนี้ (CE2) ที่ได้รับ โดยการตัดทอนลำดับชั้นของสมcumulant ในลำดับที่สองและละเลย cumulants ของการสั่งซื้อ 3 และสูงกว่า การสำรวจการบังคับใช้ของการปิด CE2 เราศึกษาลักษณะของระบอบการปกครองวุ่นวายแตกต่างกันผ่าน LES, การเปรียบเทียบเชิงเส้นอย่างเต็มที่ LES กับ LES กึ่งเชิงเส้นที่มีปฏิสัมพันธ์ในหมู่วนป่วนถูกระงับแต่ไม่เชิงเส้นวน-หมายถึงการมีปฏิสัมพันธ์การไหลจะถูกเก็บไว้ที่พวกเขาอยู่ใน ปิด CE2 ในแง่ทางกายภาพปราบปรามปฏิสัมพันธ์วน-วนปริมาณการปราบปรามเช่นการโต้ตอบกันของขนนกขณะที่การรักษาปฏิสัมพันธ์ระหว่างขนนกและสิ่งแวดล้อม(เช่นรถไฟและ detrainment) นั่นคือการปิด CE2 อย่างชัดเจนและช่วยแก้ปัญหารถไฟ detrainment, ขจัดความจำเป็นในการ parameterize พวกเขา. ข้อเสียก็คือการคำนวณการแก้สมการผลสำหรับ cumulants สองเพื่อที่ตัวเลขโดยทั่วไปเป็นค่าใช้จ่าย เราจะคุยวิธีการที่สมมติฐานเพิ่มเติม (เช่นเกี่ยวกับความสัมพันธ์ในแนวนอนโครงสร้างในหมู่สาขาป่วน) อาจนำไปสู่การปิดที่มีประสิทธิภาพคอมพิวเตอร์ยังถูกต้องมากขึ้นกว่าการปิดที่มีอยู่

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ป่วน ค่าของตัวแปรเช่นเอนโทรปีและเฉพาะความชื้นในชั้นขอบเขตการพาความร้อนและไม่สามารถแก้ไขได้โดยชัดแจ้งใน
แบบจำลองภูมิอากาศขนาดใหญ่ แต่ต้องแสดงผ่าน parameterizations . parameterizations ปัจจุบันส่วนใหญ่
ใช้โครงร่างที่ตัดทอนลำดับชั้นของสมการเวลาที่สั่งซื้อครั้งแรกและใช้
สมการที่สองเพื่อประมาณค่าพารามิเตอร์ , ปิดเช่นในประเทศหรือท้องถิ่นไม่ปิดการกระจายมวล .
แต่ truncations สมการอันดับสองช่วงเวลาที่อาจทำให้ยิ่ง parameterizations . ที่
เวลาเดียวกันพวกเขาเสนอโอกาสที่จะใช้ความสัมพันธ์โครงสร้างเชิงพื้นที่ ( เช่น ขนนก ) ใน บัญชี ซึ่งเป็นที่รู้จักกันเป็นสิ่งสำคัญสำหรับ Dynamics

โดย .ที่นี่เราแสดงให้เห็นถึงศักยภาพของการเปลี่ยนอันดับที่สองต่างถิ่น ( ce2 ) ได้โดยการตัด
ลำดับชั้นของสมการ cumulant คำสั่งที่สองและละเลย cumulants 3 ใบสั่ง และสูงกว่า การสํารวจ
การบังคับใช้ของการปิด ce2 เราศึกษาลักษณะต่าง ๆที่มีระบบผ่านเลส ,
เปรียบเทียบกับแบบกึ่งเชิงเส้น เลส เลสอย่างเต็มที่ซึ่งในปฏิสัมพันธ์ระหว่างป่วนน้ำวนจะปราบ
แต่ไม่เชิงเส้น เอ็ดดี้ หมายถึงปฏิสัมพันธ์ไหลยังคงอยู่เช่นที่พวกเขาอยู่ในการ ce2 . ในแง่กายภาพ
ปราบปราม เอ็ดดี้ เอ็ดดี้ ปริมาณการปฏิสัมพันธ์ เช่น ปฏิสัมพันธ์ระหว่างขนนก , ขณะที่การรักษา
ระหว่างขนนกและสภาพแวดล้อม ( เช่นรถไฟ และ detrainment ) นั่นคือ ce2 ปิด
อย่างชัดเจนและแก้ปัญหารถไฟ detrainment , obviating ความต้อง parameterize .
ข้อเสียคือการแก้สมการคำนวณผลสำหรับสอง - cumulants ตัวเลข
ในทั่วไปมีราคาแพง เราจะคุยวิธีซึ่งสมมติฐานที่เพิ่มขึ้น ( เช่นเรื่อง
ความสัมพันธ์ในแนวนอนโครงสร้างของป่วนเขต ) อาจนำไปสู่การปิดที่ computationally มีประสิทธิภาพมากขึ้นถูกต้องกว่า
ปิดที่มีอยู่