關於最近缺水兩三事

前陣子有師大的助理教授提到梅雨鋒面北抬的趨勢，就讓我想到學妹上次問我在warming scenario下Hadley Circulation擴張的特徵，不過同樣是全球尺度的warming，聖嬰現象卻是反向的趨勢。

這裡要討論到幾個概念 (2,3先富堅，等想法完備之後再聊)

(1)熱力直接環流

(2)有效的beta effect

(3)variation of vertical structure

熱力直接環流結構是否改變了?

為了遵循熱力學第二定律 (maximum entropy)，能量註定有個趨勢要做均勻的分布，而這點Hadley Circulation很盡責的做了跨緯度的能量傳輸。 而傳輸的對象熱力學第零定律告訴我們，高的往低的傳。這其實隱含著ITCZ數學解 transverse circulation中很重要的一項：南北向的forcing gradient 

(可參考project10的第18式 或者是project4的第10式 https://sites.google.com/site/q1q2dynamic/project ) ，間單來說，如果某處的空氣比周遭的更暖更輕，那他就會獲得向上的浮力，但根據流體的連續特質，這裡向上的空氣，也連動的其他地區往下的補充的空氣。

在這個簡單的基礎上，我們可以開始想 "Hadley Circulation為什麼擴張了?"

最直觀的就是maximum thermal gradient 的位置變了。梯度最大的區域伴隨著最強的能量傳輸，以最簡單的Hadley Circulation數學模型來看(Project10的最後一張圖)，紅色區域是個const heating source，而在這數學解中，真正決定stream function存不存在的是thermal gradient 存不存在，也就是圖中是否有紅底和白底的交界。而global warming 做了些甚麼事? 在global warming下，雖然稱做global，每個緯度增加的potential energy卻不相同(像是最有名的polar amplification<--極區的正回饋所造成增溫效應遠大於低緯度)。上述的一切都還只是建立在zonal mean的狀況下，如果再看regional的變化，包括不同區域的cloud variation和desert 的dust albedo或者是是anthropogenic deforestation...等都有助於thermal gradient位置的變化。而下面的故事就不是三兩篇paper能說清楚的了。

這篇只是想告訴那天問我問題的學弟妹，如果之後做研究需要的話，或許可以畫個thermal gradient 的分布 (<---雖然我覺得pattern會很亂就是)