Hurricane dynamics and cloud microphysics
उष्णकटिबंधीय संवहनी बादल पृथ्वी की जलवायु प्रणाली में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। अव्यक्त ऊष्मा का संवहन और निर्गमन सतह से ऊपरी वायुमंडल में ऊर्जा का परिवहन करता है। बादलों में अंतर्निहित महासागर की तुलना में अधिक एल्बिडो होता है, जिससे अधिक आने वाले सौर विकिरण अंतरिक्ष में वापस परावर्तित होते हैं। चूँकि उष्णकटिबंधीय प्रणालियों के शीर्ष पृथ्वी की सतह की तुलना में बहुत ठंडे होते हैं, इसलिए उच्च संवहन बादलों की उपस्थिति जलवायु प्रणाली को ठंडा करती है। उष्णकटिबंधीय में सबसे अधिक पहचाने जाने योग्य बादल प्रणाली तूफान है। उष्णकटिबंधीय मौसम प्रणालियों के महत्वपूर्ण जलवायु प्रभावों के अलावा, तूफानों में भारी मौत और विनाश का कारण बनने के लिए पर्याप्त ऊर्जा होती है। इसलिए, उनकी सटीक भविष्यवाणी अत्यंत महत्वपूर्ण है। क्लाउड माइक्रोफिजिक्स सूक्ष्म पैमाने पर बादलों की संरचना और गुणों का वर्णन करता है। पृष्ठभूमि उष्णकटिबंधीय वर्षा मापन मिशन (टी. आर. एम. एम.) की शुरुआत 1997 में पूरे उष्णकटिबंधीय क्षेत्रों में वर्षा के मात्रात्मक अनुमान प्रदान करने के लिए की गई थी। उपग्रह संवेदक पर दर्ज चमक को वर्षा मानों में बदलने के लिए रिमोट सेंसिंग तकनीकों का उपयोग करता है। माप को बाधित करने के लिए उपयोग किया जाने वाला सबसे महत्वपूर्ण चर हाइड्रोमीटर के गुण हैं। तूफान मिश्रित चरण के बादल होते हैं, जिसका अर्थ है कि तरल और ठोस पानी (बर्फ) दोनों बादल में मौजूद होते हैं। आमतौर पर, तरल पानी हिमांक स्तर से कम ऊंचाई पर और ठोस पानी ऊंचाई पर हावी होता है जहां तापमान-40 डिग्री सेल्सियस से कम होता है। 0 डिग्री सेल्सियस और-40 डिग्री सेल्सियस के बीच पानी दोनों चरणों में एक साथ मौजूद हो सकता है। चरण के अलावा, ठोस जल हाइड्रोमीटरों के अलग-अलग आकार और प्रकार हो सकते हैं जिन्हें विकिरण हस्तांतरण गणना में शामिल करने की आवश्यकता होती है। शरद ऋतु 1999 में, टीआरएमएम-लार्ज-स्केल बायोस्फियर-एटमॉस्फियर एक्सपेरिमेंट इन अमेज़ोनिया (एलबीए) क्षेत्र प्रयोग ने ब्राजील में महाद्वीपीय और महासागरीय उष्णकटिबंधीय बादलों का नमूना लिया। टी. आर. एम. एम.-एल. बी. ए. का लक्ष्य बादल समाधान मॉडल में वर्षा को मान्य करना था। उष्णकटिबंधीय बादलों में क्लाउड माइक्रोफिजिक्स के कई इन-सीटू अवलोकन हुए हैं जिन पर यहां चर्चा की जाएगी। मेघ सूक्ष्मभौतिकी वे भौतिक प्रक्रियाएँ हैं जो वर्षा कणों की वृद्धि, क्षय और पतन का वर्णन करती हैं। मॉडल के संदर्भ में, क्लाउड माइक्रोफिजिक्स मॉडल के ग्रिड-स्केल से छोटे पैमाने पर होते हैं और इन्हें मानकीकृत करना पड़ता है। हाल के वर्षों में तूफान के मार्ग का पूर्वानुमान बेहतर हो रहा है। तूफान रीटा के उदाहरण को देखते हुए, लैंडफॉल से 36 घंटे पहले राष्ट्रीय तूफान केंद्र का पूर्वानुमान पिछले पूर्वानुमान से 130 किलोमीटर से अधिक स्थानांतरित हो गया, जिससे एक अनावश्यक निकासी हुई। ऐसे शोध हुए हैं जिनसे पता चला है कि सबग्रिड-स्केल पैरामीटराइजेशन योजनाओं का चयन तूफान की तीव्रता, ट्रैक, गति और वर्षा दर को प्रभावित कर सकता है। सूक्ष्म भौतिक धारणाएँ प्रत्यक्ष या अप्रत्यक्ष रूप से तूफान संरचना को संशोधित कर सकती हैं, जिसके परिणामस्वरूप तूफान के मार्ग में छोटे-छोटे परिवर्तन होते हैं जिनके सामाजिक परिणाम हो सकते हैं। हाइड्रोमीटियर का गठन और आकार सतह के तनाव के प्रभावों के कारण तरल पानी की बूंदों का आकार आम तौर पर गोलाकार होता है। बूंद के आकार के आधार पर एक गिरने वाली बूंद से आगे बहने वाली हवा का घर्षण बूंद पर नीचे की ओर झुक सकता है ताकि यह थोड़ा गैर-गोलाकार हो। हालांकि, ठोस बर्फ आम तौर पर अच्छी गोलाकार आकृतियों में नहीं बनती है। बर्फ के क्रिस्टल को निक्षेपण द्वारा षट्कोणीय संरचना बनाने की प्राथमिकता होती है, लेकिन वे ग्रूपेल में रिमिंग या एकत्रीकरण की उपस्थिति में विषम आकार बना सकते हैं। बर्फ के कणों का आकार ज्यादातर तापमान और अति संतृप्ति पर निर्भर करता है जहां वे बनते हैं। सुपरसैचुरेशन ज्यादातर अपड्राफ्ट क्षेत्रों में गति पर निर्भर है। उच्च अपड्राफ्ट वाले क्षेत्रों में, अधिक हाइड्रोमीटर बनते हैं। ग्रेपेल ज्यादातर कमजोर अपड्राफ्ट वाले क्षेत्रों में पाया जाता है। कण का आकार बढ़ती ऊंचाई के साथ कम होता जाता है क्योंकि कम ऊंचाई पर बड़े कण टकराते हैं और छोटे कणों के साथ इकट्ठा होते हैं। चूंकि अपड्राफ्ट क्लाउड माइक्रोफिजिक्स के लिए महत्वपूर्ण हैं, इसलिए यह भी विचार करना आवश्यक है कि संवहन पैरामीटराइजेशन योजनाएँ माइक्रोफिजिक्स को कैसे प्रभावित कर सकती हैं। कण आकार वितरण के मापदंड में छोटी त्रुटियों का अंतिम वेग की गणना पर बड़ा प्रभाव पड़ सकता है। कणों की संरचना, आकार और संख्या की सांद्रता स्तरीकृत और संवहनी क्षेत्रों में नाटकीय रूप से भिन्न होती है। उष्णकटिबंधीय चक्रवातों की टिप्पणियों से प्राप्त कण गिरावट की गति मध्य अक्षांश प्रणालियों से प्राप्त कणों से काफी भिन्न होती है। तूफानों को संशोधित करने की व्यवहार्यता के बारे में कई अध्ययन हुए हैं ताकि वे उतने विनाशकारी न हों। रोसेनफेल्ड एट अल। (2007) ने तूफान कैटरीना (2005) के संभावित संशोधन का अध्ययन किया। उन्होंने तूफान के बाहरी क्षेत्रों में सभी गर्म बारिश के गठन को दबाकर तूफान के बीजों का अनुकरण किया। वे बताते हैं कि उनके अनुकरण में बीज वाले तूफान ने शुरू में बीजन के क्षेत्र में सतह की हवाओं को कमजोर कर दिया था। तूफान की नजर अंततः सिकुड़ गई और मजबूत हो गई, लेकिन कुल हवा क्षेत्र का औसत कमजोर था। इस सर्वोत्तम स्थिति में, वे बताते हैं कि बीजन से तूफान-बल वाली हवाओं में 25 प्रतिशत की कमी आई है। उष्णकटिबंधीय संवहनी प्रणालियों के मूल स्थान माप में प्राप्त रंगों और हॉब्स (2005)। उन्होंने पाया कि तरल पानी की मात्रा एडियाबेटिक मानों से कम थी। यह नवगठित अपड्राफ्ट में भी सच था, यह सुझाव देते हुए कि टकराव-संयोजन और/या प्रवेश मिश्रण तरल पानी को हटाने के लिए कुशल तरीके हैं। उन्होंने नोट किया कि प्रभावी त्रिज्या बादल के आधार से 2 से 4 किमी से ऊपर की ऊंचाई पर कम होने लगी, जिसका श्रेय वे गर्म बारिश की प्रक्रिया को देते हैं। - 4 डिग्री सेल्सियस और-10 डिग्री सेल्सियस के बीच के तापमान पर बर्फ की प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण हो गईं, और उन्होंने सुइयों, जमे हुए बूंदों और आवरणों सहित विभिन्न आकारों की तस्वीरें लीं। बढ़ते बादलों में, यह नोट किया गया था कि कण का आकार अक्सर रिम करके बढ़ता है। टोके एट अल। (2008) ने सामयिक चक्रवातों में वर्षा की बूंद के आकार के वितरण का अध्ययन किया। उन्होंने छोटी और मध्यम आकार की बूंदों की उच्च सांद्रता पाई, भले ही बड़ी बूंदें मौजूद हों। बूंदों की कुल संख्या 600 और 1000 मीटर-3 के बीच थी, तरल पानी की मात्रा लगभग 1 ग्राम मीटर-3 थी, और लगभग 20 मिमी प्रति घंटे की वर्षा दर थी। बूंदों का औसत द्रव्यमान व्यास ~ 1.6 मिमी था और अधिकतम व्यास 4.11 मिमी दर्ज किया गया था। वहाँ के परिणाम इंगित करते हैं कि मध्य अक्षांश और उष्णकटिबंधीय तूफानों के बीच सूक्ष्म भौतिकी में अंतर के कारण उष्णकटिबंधीय चक्रवातों से पूर्व वर्षा दर के अनुमानों को कम करके आंका गया होगा। अमेज़ॅन में उष्णकटिबंधीय बादलों के सूक्ष्म भौतिकी के इन-सीटू माप से पता चलता है कि मजबूत अपड्राफ्ट के क्षेत्रों में कमजोर अपड्राफ्ट की तुलना में छोटे सुपरकुल्ड पानी की बूंदें या बर्फ के कण होते हैं। स्ट्रैटिफॉर्म एनविल क्षेत्रों में, ग्रेपेल में एकत्रीकरण मुख्य विकास तंत्र था। अपड्राफ्ट की गति यह निर्धारित करती है कि क्या गर्म वर्षा प्रक्रियाएं, रिम, या एकत्रीकरण अपड्राफ्ट क्षेत्रों में विकास का प्राथमिक तंत्र है। हेम्सफील्ड एट अल। (2002) ने उष्णकटिबंधीय संवहन के सूक्ष्म भौतिकी को भी देखा, लेकिन उन्होंने खुद को स्तरीकृत क्षेत्रों तक सीमित कर लिया। उन्होंने कई आकारों और आकारों के बर्फ के कणों का अवलोकन किया। विशेष रूप से, उन्होंने नोट किया कि परिवेष्टित कण संवहन क्षेत्रों के पास पाए गए थे, छोटे गोले "क्षणिक संवहन" के क्षेत्रों में पाए गए थे, और कम तापमान पर सिरस क्रिस्टल बने थे। उन्होंने कण आकार वितरण का निर्माण किया और नोट किया कि वे विशेष रूप से गामा वितरण के लिए अच्छी तरह से फिट होते हैं और घातीय वितरण के लिए थोड़ा कम अच्छी तरह से फिट होते हैं। उन्होंने नोट किया कि उनके परिणाम मध्य अक्षांश प्रणालियों से प्राप्त परिणामों के समान थे। कई अलग-अलग क्लाउड माइक्रोफिजिक्स पैरामीटराइजेशन योजनाएँ हैं। योजना के परिष्कार के आधार पर, बर्फ-चरण श्रेणियों की संख्या भिन्न हो सकती है। कई योजनाओं में कम से कम तीन श्रेणियों का उपयोग किया जाता हैः बादल बर्फ, ग्रेपेल और बर्फ। बर्फ का श्रेणियों में वर्गीकरण आवश्यक है क्योंकि बर्फ के विभिन्न रूप अलग-अलग वेगों पर गिरेंगे। आमतौर पर, सूक्ष्म भौतिकी योजनाएँ गिरावट के वेग के लिए द्रव्यमान-भारित औसत का उपयोग करेंगी। मैकफार्कुहार और ब्लैक (2004) ने दिखाया कि विभिन्न पैरामीटराइजिंग विधियों के परिणामस्वरूप हाइड्रोमीटरों के नाटकीय रूप से अलग-अलग अंतिम वेग होते हैं। तीव्रता बादल संघनन नाभिक (सी. सी. एन.) की उपस्थिति बादल में बनने वाली बादल की बूंदों की संख्या को प्रभावित करती है; जितना अधिक सी. सी. एन. होगा, उतनी ही अधिक बादल की बूंदें बनेंगी। सी. सी. एन. सांद्रता में परिवर्तन और बादल गिरने के वितरण में उनके संबंधित परिवर्तन एक तूफान के भीतर ऊर्जा को पुनर्वितरित कर सकते हैं। यह 1960 के दशक में ज्ञात हुआ था जिसके कारण वैज्ञानिकों ने सोचा कि कम तीव्र तूफान पैदा करने के लिए सी. सी. एन. को जोड़कर तूफानों को संशोधित किया जा सकता है। यह प्रस्तावित किया गया था कि आईवॉल के बाहर सिल्वर आयोडाइड के साथ बीजन से सुपरकुल्ड पानी जम जाएगा, अधिक अव्यक्त गर्मी जारी होगी और संवहन बढ़ेगा। उष्णकटिबंधीय चक्रवात में सुपरकुल्ड पानी की कमी के कारण यह विधि अंततः असफल रही। एक अलग दृष्टिकोण बड़ी संख्या में छोटे हाइग्रोस्कोपिक एरोसोल के साथ बादलों को बीज देता है। सी. सी. एन. की बड़ी संख्या बारिश की छोटी बूंदों, कम टकराव-संयोजन और इस प्रकार कम बारिश की ओर ले जाती है। यह पानी हिमांक स्तर से ऊपर संवहनित होता है, जिससे ऊपरी वायुमंडल में गर्मी बढ़ती है और अधिक संवहन होता है। तूफान की तीव्रता पर बढ़े हुए सी. सी. एन. के प्रभावों पर कई मॉडलिंग अध्ययन किए गए हैं। रोसेनफेल्ड एट अल. (2007) ने तूफान कैटरीना का अनुकरण करने के लिए मौसम अनुसंधान मॉडल (डब्ल्यू. आर. एफ.) का उपयोग किया, और फिर बड़ी संख्या में सी. सी. एन. को जोड़ने के प्रभावों का अनुमान लगाने के लिए गर्म बारिश की प्रक्रियाओं को बंद कर दिया। वे बताते हैं कि वे न्यूनतम केंद्रीय दबाव और अधिकतम हवा की गति सहित नियंत्रण दौड़ में कैटरीना की प्रमुख विशेषताओं का अनुकरण करने में सफल रहे। जब गर्म बारिश की प्रक्रियाओं को हटा दिया गया, तो बादल के पानी की मात्रा स्वाभाविक रूप से बढ़ गई और बारिश के पानी की मात्रा कम हो गई। गर्म वर्षा का दमन तूफान की ऊष्मागतिकीय संरचना को भी बदल देता हैः तूफान के बाहरी किनारे पर तापमान कम हो जाता है। बाद में, केंद्रीय दबाव के साथ-साथ चरम हवाओं में कमी आई। झू और झांग (2006) ने 1998 के तूफान बोनी का अनुकरण करने के लिए एक मेसोस्केल मॉडल का उपयोग किया। वे रिपोर्ट करते हैं कि उनका नियंत्रण रन उचित रूप से देखे गए तूफान का अनुकरण करने में सक्षम था। इसके बाद उन्होंने सूक्ष्म भौतिकी में परिवर्तन तूफान को कैसे प्रभावित करते हैं, इसकी जांच करने के लिए संवेदनशीलता प्रयोगों की एक श्रृंखला चलाई। विभिन्न संवेदनशीलता दौड़ें बर्फ प्रक्रियाओं के प्रभावों पर केंद्रित थीं। वे बताते हैं कि उष्णकटिबंधीय चक्रवात बर्फ चरण प्रक्रियाओं की तीव्रता और मूल संरचनाओं में एक बड़ी संवेदनशीलता प्रदर्शित करते हैं। जैसे-जैसे बर्फ की प्रक्रियाओं को हटा दिया जाता है, बर्जरॉन प्रक्रिया के बिना चक्रवात की तीव्रता कम हो जाती है। जब ग्रेपेल प्रक्रियाओं को हटा दिया जाता है, तो तूफान कमजोर हो जाता है लेकिन उतना नहीं जितना कि जब सभी बर्फ प्रक्रियाओं को हटा दिया जाता है। और जब वाष्पीकरण बंद कर दिया जाता है, तो तूफान की तीव्रता नाटकीय रूप से बढ़ जाती है। वे निष्कर्ष निकालते हैं कि उष्णकटिबंधीय चक्रवातों को बढ़ाने में पिघलने और वाष्पीकरण प्रक्रियाएं महत्वपूर्ण हैं। अलग-अलग स्थितियों के लिए अलग-अलग संचयी मापदंड योजनाएँ बनाई गई थीं। बेट्स-मिलर योजना (या व्युत्पन्न बेट्स-मिलर-जांजिक) यह सुनिश्चित करने का प्रयास करती है कि स्थानीय ऊर्ध्वाधर तापमान और नमी संरचनाएं यथार्थवादी हों। बेट्स-मिलर (-जांजिक) योजना का उपयोग अक्सर उष्णकटिबंधीय चक्रवातों का अनुकरण करते समय किया जाता है। डेविस और बोसार्ट (2002) ने तूफान डायना (1984) का अनुकरण किया जो उष्णकटिबंधीय संक्रमण से गुजरा। उन्होंने बेट्स-मिलर-जांजिक संचयी मापदंड योजना का दो तरीकों से उपयोग कियाः एक मध्य अक्षांश प्रणालियों के लिए निर्धारित मापदंडों के साथ और दूसरा उष्णकटिबंधीय प्रणालियों के लिए। वे ध्यान देते हैं कि जब मध्य अक्षांश प्रणालियों के लिए पैरामीटराइजेशन योजना निर्धारित की जाती है तो अनुकरण एक अधिक यथार्थवादी ट्रैक और तूफान की तीव्रता पैदा करता है। हालांकि, उष्णकटिबंधीय अनुकरण एक अधिक यथार्थवादी वर्षा क्षेत्र का उत्पादन करता है। पटनायक और कृष्णमूर्ति (2007) ने तूफान की तीव्रता पर बादल सूक्ष्म भौतिकी के प्रभाव का आकलन करने के लिए 2004 के तूफान चार्ली का अनुकरण किया। वे बताते हैं कि उनका नियंत्रण रन ट्रैक, तीव्रता, गति और वर्षा का अनुकरण करने में सफल रहा। उन्होंने नासा गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर से सूक्ष्म भौतिकी योजना का उपयोग किया। यह योजना बादल जल के पांच अलग-अलग वर्गीकरणों का उपयोग करती हैः तरल बादल जल, बादल बर्फ, वर्षा जल, बर्फ और ओलों/ग्रेपेल। यह सुपरकुल्ड पानी के लिए भी अनुमति देता है। उनके अध्ययन में यह दिखाने का प्रयास किया गया है कि कैसे गिरावट की गति और अवरोधन मापदंड उष्णकटिबंधीय चक्रवात की तीव्रता को प्रभावित कर सकते हैं। वर्षा कणों के आकार वितरण को इस प्रकार मानकीकृत किया जाता हैः N (D) = N0e − λDdD जहाँ N दिए गए व्यास D और D + dD के बीच वर्षा कणों की संख्या है, N0 अवरोधन पैरामीटर है, λ ढलान पैरामीटर है, और D कणों का व्यास है। उन्होंने एक ही मॉडल और सूक्ष्मभौतिकी योजना का उपयोग किया, यह समझने के लिए कि कौन से सबसे महत्वपूर्ण हैं, विभिन्न सूक्ष्मभौतिकीय तंत्रों को बंद कर दिया। वे ध्यान देते हैं कि सूक्ष्म भौतिकी योजना में संशोधनों ने तूफान की तीव्रता को नाटकीय रूप से प्रभावित किया। सबसे तीव्र तूफान तब थे जब पिघलने को दबा दिया गया था, या जब किसी भी वाष्पीकरण की अनुमति नहीं थी। वे इसकी व्याख्या इस अर्थ के रूप में करते हैं कि कणों को पिघलाने या वाष्पित करने के लिए आवश्यक ऊर्जा का उपयोग हवा के स्तंभ को गर्म करने के लिए किया जा सकता है, जिससे संवहन बढ़ जाता है जिससे एक मजबूत तूफान आता है। सबसे कमजोर नकली तूफान के दौरान, बर्फ और ग्रेपेल कणों के गिरने की गति बढ़ गई थी। गिरावट की बढ़ी हुई दर ने वाष्पीकरण को भी बढ़ा दिया, जिससे संवहन कमजोर हो गया। अवरोधन मापदंड में परिवर्तनों ने थोड़ा बदलाव दिखाया। इसका तात्पर्य यह है कि कणों की कुल संख्या उतनी मायने नहीं रखती जितनी विभिन्न आकारों के कणों के बीच सापेक्ष वितरण। सिमुलेशन की एक श्रृंखला, जिसमें मुख्य रूप से यह देखा गया कि क्लाउड माइक्रोफिजिक्स तूफान ट्रैक को कैसे प्रभावित करते हैं, से यह भी पता चला कि सबग्रिड-स्केल अशांत मिश्रण पैरामीटराइजेशन योजनाओं ने तूफान सिमुलेशन की तीव्रता को इसके ट्रैक से अधिक प्रभावित किया। ट्रैक हालांकि मुख्य लक्ष्य नहीं था, रोसेनफेल्ड एट अल. (2007) के दो कार्यों ने अपने अनुकरणों में उल्लेख किया कि बड़ी मात्रा में एरोसोल के जोड़ के माध्यम से गर्म बारिश का दमन उष्णकटिबंधीय चक्रवात को पूर्व की ओर मोड़ देगा। झू और झांग (2006) ने बताया कि तूफान का मार्ग बहुत कमजोर तूफानों को छोड़कर बादल सूक्ष्म भौतिक प्रक्रियाओं के प्रति संवेदनशील नहीं था, जिन्हें पूर्व की ओर धकेल दिया गया था। संवेदनशीलता अध्ययनों की एक श्रृंखला में, पटनायक और कृष्णमूर्ति ने निष्कर्ष निकाला कि सूक्ष्म भौतिक प्रक्रियाओं का तूफान के मार्ग पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है। डेविस और बोसार्ट (2002) ने अन्य बातों के अलावा, उष्णकटिबंधीय तूफान मार्ग पर संचयी मापदंड के प्रभावों पर विचार किया। उन्होंने पाया कि ट्रोपोपॉज में संभावित वर्टिसिटी में परिवर्तन हवा के क्षेत्र में परिवर्तन का कारण बन सकता है। विशेष रूप से, विभिन्न योजनाओं में संभावित वर्टिसिटी को मानकीकृत करने के अलग-अलग तरीके होते हैं जिसके परिणामस्वरूप अलग-अलग मार्ग होते हैं। उन्होंने पाया कि बेट्स-मिलर-जांजिक और ग्रिल योजनाओं ने केन-फ्रिट्श की तुलना में पश्चिम की ओर अधिक मार्ग का उत्पादन किया। केन-फ्रिट्श योजना ने तूफान को बहुत तेजी से तेज किया, लेकिन टिप्पणियों की तुलना में सबसे अच्छा मार्ग तैयार किया। अधिक तीव्र तूफानों के नकली मार्ग कमजोर तूफानों की तुलना में पूर्व की ओर अधिक दूर होते हैं। डेविस और बोसार्ट यह भी बताते हैं कि उनके परिणाम संचयी मापदंडों पर पिछले संवेदनशीलता अध्ययनों से अलग हैं, जिसमें पाया गया कि बेट्स-मिलर-जांजिक योजना के बेहतर परिणाम थे। वे इस अंतर का श्रेय अध्ययनों के बीच ग्रिड अंतराल में अंतर को देते हैं। पहला पेपर प्रकाशित हुआ जिसमें विशेष रूप से तूफान ट्रैक वा फोवेल एंड सु (2007) पर क्लाउड माइक्रोफिजिक्स के प्रभावों को देखा गया। वे तूफान रीटा (2005) के अनुकरण और एक आदर्श तूफान अनुकरण का उपयोग करते हैं ताकि यह देखा जा सके कि विभिन्न सूक्ष्म भौतिक मापदंड और संवहन योजनाएं तूफान के मार्ग को कैसे बदलती हैं। उन्होंने केसलर (के), लिन और अन्य के प्रभावों की तुलना की। (एल), और तीन वर्ग डब्ल्यू. आर. एफ. एकल क्षण (डब्ल्यू. एफ. आर. 3) योजनाएं, कैन-फ्रिट्श (के. एफ.), ग्रेल-देवेनी (जी. डी.), और बेट्स-मिलर-जांजिक (बी. एम. जे.) संवहनी मापदंड योजनाओं के प्रभावों के साथ। जिस तूफान ने रीटा के ट्रैक का सबसे समान अनुकरण किया, वह तब था जब डब्ल्यू. एस. एम. 3 सूक्ष्म भौतिकी योजना को बी. एम. जे. संवहन के साथ जोड़ा गया था। सबसे खराब सिम्युलेटेड ट्रैक तब था जब के माइक्रोफिजिक्स को के. एफ. संवहन के साथ जोड़ा गया था, जिसने एक कमजोर तूफान पैदा किया जो वास्तविक तूफान के पश्चिम में अच्छी तरह से ट्रैक करता था। केवल सूक्ष्म भौतिकी और संचयी संवहन मापदंड योजनाओं को बदलने से प्रसार ने राष्ट्रीय तूफान केंद्र समूह के रूप में तूफान पटरियों में समान प्रसार का उत्पादन किया। वे यह भी ध्यान देते हैं कि सूक्ष्म भौतिकी मापदंडों के बीच सबसे बड़ा अंतर यह है कि के में कोई बर्फ चरण शामिल नहीं है। मेघ बर्फ और बर्फ की क्रिस्टलीय प्रकृति के बीच अंतर, बारिश की बूंदों की गोलाकार प्रकृति की तुलना में, और ग्रेपेल के अर्ध-गोलाकार आकार संभवतः अलग-अलग गिरावट वेग पैदा करेंगे जब जमे हुए पानी को मापदंडों में शामिल किया जाता है। उन्होंने रीटा सिमुलेशन के सबसे सटीक सदस्य का उपयोग किया और सूक्ष्म भौतिकी को बदल दिया ताकि बर्फ के कणों की गिरावट की गति का पतन वेग समान हो जैसे कि वे समान द्रव्यमान के साथ तरल बारिश की बूंदें हों। वे बताते हैं कि इसने तूफान के मार्ग को बदल दिया ताकि यह के योजना के समान पश्चिम की ओर आगे बढ़े। तूफान रीटा का अनुकरण करने के अलावा, फोवेल और सु (2007) ने भी पहले की तरह ही अनुकरण किए, लेकिन एक छोटे ग्रिड आकार पर ताकि संचयी मापदंड की आवश्यकता न पड़े। उन्होंने पाया कि के योजना द्वारा उत्पादित तूफान बाकी की तुलना में कमजोर था और इसका सबसे पश्चिम की ओर मार्ग था। वे निष्कर्ष निकालते हैं कि विभिन्न योजनाओं में अलग-अलग अंतर्निहित सूक्ष्म भौतिक धारणाएँ पूर्वानुमान समय-सीमा पर तूफान के मार्ग को बदल सकती हैं। सामान्य तौर पर, उनके परिणाम बताते हैं कि बड़े आकार के तूफान आगे पश्चिम की ओर ट्रैक करेंगे, जो "बीटा ड्रिफ्ट" के अनुरूप है। जब परिवर्तनशील कोरिओलिस पैरामीटर के साथ बड़े पैमाने पर प्रवाह के बिना तूफानों का एक आदर्श समूह उत्पन्न किया गया था, तो उन्होंने पाया कि तूफान अभी भी उत्तर-पूर्व में उत्तर-उत्तर पूर्व दिशा में चले गए थे। हालांकि, विभिन्न सूक्ष्म भौतिक योजनाओं को अलग-अलग दिशाओं में ट्रैक किया गया। चूंकि बड़े पैमाने पर कोई प्रवाह नहीं था, इसलिए वे निष्कर्ष निकालते हैं कि ट्रैक में अंतर सूक्ष्म भौतिकी में परिवर्तन के कारण भंवर गति में परिवर्तन का प्रतिनिधित्व करते हैं। एक निरंतर एफ-प्लेन प्रयोग पर, तूफानों की कोई गति नहीं थी। वे ध्यान देते हैं कि एन. डब्ल्यू. एस. सर्वसम्मति मॉडल परिणामों के बीच भिन्नता मुख्य रूप से इस बात के कारण हो सकती है कि विभिन्न मॉडल अपने क्लाउड माइक्रोफिजिक्स और अन्य सबग्रिड-स्केल प्रक्रियाओं को कैसे मानकीकृत करते हैं। हाल ही में, फोवेल और अन्य। (2009) ने आदर्श वातावरण में तूफानों का एक मॉडलिंग अध्ययन किया। मॉडल में समुद्र की सतह का तापमान स्थिर था, कोई पृष्ठभूमि हवा नहीं थी, लेकिन पृथ्वी के घूर्णन के साथ। इसके बाद उन्होंने अलग-अलग सूक्ष्म भौतिकी योजनाओं के साथ एक भंवर डाला और नोट किया कि पटरियां अलग हो गईं। उन्होंने एफ07 के समान सूक्ष्म भौतिकी योजनाओं का उपयोग किया, और एफ07 की तरह उल्लेख किया कि के तूफान अन्य सूक्ष्म भौतिकी योजनाओं के साथ उत्पन्न तूफान की तुलना में तेजी से और आगे पश्चिम की ओर बढ़ा। फियोरिनो और एल्सबेरी (1989) द्वारा पहले किए गए एक अध्ययन से पता चला है कि तूफान के मार्ग और गति को केवल तूफान के बाहरी हिस्से में स्पर्शरेखा हवाओं को बदलकर बदला जा सकता है क्योंकि उन्होंने बीटा गायर्स के अभिविन्यास और ताकत को निर्धारित करने में मदद की। के माइक्रोफिजिक्स पैरामीटराइजेशन के साथ एफ09 तूफान की सबसे बड़ी आंख और बड़ी त्रिज्या पर सबसे तेज हवाएँ थीं, जबकि एल तूफान सबसे तीव्र था और डब्ल्यू. एस. एम. 3 की सबसे सघन आंख थी। F09 ने नोट किया कि तेज बाहरी हवाओं के साथ तूफान ने कमजोर हवाओं के साथ तूफानों की तुलना में उत्तर-पश्चिम में अधिक ट्रैक किया। वे परिकल्पना करते हैं कि इसे जलस्थैतिक संतुलन में वातावरण के साथ समझाया जा सकता है। एक वातावरण को जलस्थैतिक संतुलन में मानते हुए, औसत स्तंभ आभासी तापमान सतह के दबाव में सबसे अधिक योगदान देता है। तीन एफ09 तूफानों का वास्तविक तापमान भिन्न था और केसलर तूफान का तापमान अन्य तूफानों की तुलना में कई डिग्री अधिक गर्म था। हवाओं का निर्धारण रेडियल दबाव प्रवणता द्वारा किया जाता है, जो तापमान प्रवणता से संबंधित होते हैं। इसलिए, जिन तूफानों में आभासी तापमान में एक बड़ी रेडियल भिन्नता होती है, उनमें मजबूत बाहरी हवाएँ होंगी। मॉडल के बीच तापमान के अंतर को विकिरण ताप और शीतलन में परिवर्तन से समझाया जा सकता है। के सूक्ष्मभौतिकी योजना ने कणों के गिरने की गति का उत्पादन किया जो दूसरों की तुलना में धीमी थी, जिससे इसके गुच्छे का आकार बढ़ गया। F09 रिपोर्ट करता है कि सबसे महत्वपूर्ण कारक जो एन्विल के आकार को प्रभावित करता है वह अंतिम वेग है, और यह कि कणों का अंतिम वेग उनकी ज्यामिति, घनत्व और आकार पर निर्भर करता है। एनविल और आने वाले और उत्सर्जित विकिरण के बीच परस्पर क्रिया रेडियल तापमान प्रवणता को बदल देती है, जिससे ट्रैक की दिशा में परिवर्तन होता है। फोवेल एट अल। यह निष्कर्ष निकालते हैं कि सूक्ष्म भौतिकी योजनाओं के चयन से गुब्बारे में कणों के अंतिम वेग में परिवर्तन हो सकता है जिससे गुब्बारे के आकार में वृद्धि या कमी हो सकती है। योजनाएँ जो भारी कणों का उत्पादन करती हैं जो तेजी से गिरेंगे (जैसे के) खराब परिणाम उत्पन्न करते हैं। वे यह चेतावनी देते हुए निष्कर्ष निकालते हैं कि तूफान के मार्ग या गति में कोई भी परिवर्तन जो शुरू में सूक्ष्म भौतिकी के कारण होता है, अन्य गतिशील कारकों जैसे संचालन प्रवाह या समुद्र की सतह के तापमान से बढ़ाया जा सकता है। संदर्भ उष्णकटिबंधीय चक्रवात