Makarieva A.M., Gorshkov V.G. (2010) Potential energy of atmospheric water vapor and the air motions induced by water vapor condensation on different spatial scales. arXiv:1003.5466v1 [physics.ao-ph].
Abstract
Basic physical principles are considered that are responsible for the origin of dynamic air ow upon condensation of water vapor, the partial pressure of which represents a store of potential energy in the atmosphere of Earth. Quantitative characteristics of such flow are presented for several spatial scales. It is shown that maximum condensation-induced velocities reach 160 m/s and are realized in compact circulation patterns like tornadoes.

Notes

Our readers interested in the biotic pump physics will know of the new developments in the condensational theory of atmospheric circulation. In particular, horizontal pressure gradients produced by condensation of water vapor in the adiabatically ascending air, are derived from the consideration of the continuity equation. (In brief, the same result was described in two lines in the second Phys. Lett. A. paper, see equation (4) there.) The energy budget of the rotating hurricane eye is considered in detail. Also, it is shown that if the Earth's atmosphere had been deprived of the bulk of non-condensable components, nitrogen and oxygen, the condensation-induced circulation would stop. This is because adiabatic lapse rate for a pure vapor atmosphere coincides with its hydrostatic equilibrium value, zeroing the evaporative-condensational force. The dependencies of maximum wind speed in hurricanes on the conserved angular momentum and temperature are presented. Tornadoes are described in the pole approximation. This publication summarizes the results of our activities during the winter of 2009-2010.

Макарьева А.М., Горшков В.Г. (2010) Потенциальная энергия атмосферного водяного пара и движения воздуха, вызываемые конденсацией водяного пара на различных пространственных масштабах. arXiv:1003.5466v1 [physics.ao-ph]. Русский текст полностью соответствует английскому. Качество рисунков в английском тексте выше.
Аннотация
Рассмотрены основные физические принципы, отвечающие за возникновение динамических потоков воздуха при конденсации водяного пара, парциальное давление которого представляет собой запас потенциальной энергии в атмосфере Земли. Представлены количественные характеристики таких потоков для различных пространственных масштабов. Показано, что максимальные скорости, индуцируемые конденсацией, возникают в наиболее компактных циркуляциях типа торнадо и достигают 160 м/с.

Примечания

Читатели, интересующиеся физикой биотического насоса, найдут в этой статье новые результаты по развитию конденсационной теории атмосферной циркуляции. В частности, из рассмотрения уравнения непрерывности получены горизонтальные градиенты давления, образующиеся в результате конденсации водяного пара при адиабатическом подъеме влажного воздуха. (Вкратце тот же самый результат был ранее описан двумя строчками в Phys. Lett. A., см. уравнение 4.) Подробно рассмотрен энергетический бюджет вращения глаза урагана. Также показано, что не будь в атмосфере Земли неконденсирующихся компонентов, конденсационной циркуляции не было бы, так как адиабатический градиент чистого водяного пара совпадал бы с равновесным гидростатическим. Описана зависимость максимальной скорости ветра, развиваемой в урагане, от величины сохраняющегося углового момента и температуры. В полюсном приближении описаны торнадо. В общем, зима 2009-2010 прошла не зря.