Physical influences on east coast cyclogenesis

Abstract

Three examples of cyclogenesis off the east toast of North America are studied using an 8‐level primitive equations model. The model includes input of sensible and latent heat from the sea surface, both parameterized convective and large‐scale precipitation and release of latent heat, surface frictional drag and orography. The grid size is 190 km. Twenty‐four‐hour prognoses were made for four time periods with similar results: orography and fluxes of sensible and latent heat from the ocean were of little consequence, while the effect of the land‐water roughness contrast was significant.

The lack of appreciable orographic influences is attributable to the fact that the Lows studied crossed the Appalachians south of the highest terrain. The cyclones formed along well‐developed frontal systems where the difference between air or dew‐point temperature and sea temperature in the warm sector was small or negative. Consequently fluxes of both sensible and latent heat near the Low centres during cyclogenesis were small. They were large, as expected, in the cold air flowing out over the water to the rear of the cyclones. However, the Laplacian of the flures did not favour intensification at the Low centres. Moreover, heating in the cold air destroys available potential energy. It is true that the warm sector air probably had an initial vertical temperature and moisture distribution conducive to precipitation and release of latent heat. However, this arose due to fluxes prior to deepening. The dramatic effect of frictiona drag was associated with a decrease in low‐level mass convergence as the Lows moved from rough land to smooth sea.

Résumé

On étude trois exemples de cyclogénèse au large de la côte est de l'Amérique du Nord à l'aide d'un modèle à équations primitives à huit niveaux. Le modèle considère la chaleur sensible et latente de la surface de la mer, la mise sous forme de paramètres les précipitations de convection et à grande échelle, le dégage‐ment de la chaleur latente, la resistance en surface due à la friction, et l'orographie. La dimension de la maille est de 190 km. Des prévisions de vingt‐quatre heures faites à quatre reprises donnent des résultats similaire, notamment la faible importance de l'orographie, des flux de la chaleur sensible et latente de l'océan, et l'émergence de l'importance de l'effet résultant du contraste entre la rugosité de la terre et celle de la mer.

Lafaible importance des effets orographiques résulte dufait que les depressions traversaient les Appalaches au sud de leur point culminant. Les dépressions se formaient le long des surfaces frontales bien développées où la différence entre la température de l'air ou celle du point de rosée et celle de la mer, dans le secteur chaud, était minime, voire négative. Par conséquent les flux de la chaleur latente et sensible étaient faibles aux alentours des centres des dépressions pendant la cyclogénèse. Tel qu'anticipé, cesflux étaient considérables dans l'airfroid, à l'arrière des cyclones, qui se déversait au‐dessus de l'eau. Cependant, l ‘équation de Laplace de ces flux ne favorisait pas Vintensi'cation des centres des dépressions; de plus, le réchauffement de l'airfroid détruit l'énergie potentielle disponible. Il est vrai que l'air du secteur chaud avait certainement un projîl de température et d'humidité qui favorisait les précipitations et la libération de la chaleur latente, ce pro31 cependant résultait des flux quiprenaient lieu avant que le creusement ne se produise. L'effet spectaculaire de la résistance due à la friction était responsable à la diminution de la convergence de la masse en basse altitude lorsque les dépressions se deplaçaient de la terre accidenté vers la mer à surface plus lisse.