Is the Hypothesis of the Condensation-Induced Atmospheric Dynamics a New Theory of the Origin of the Winds?

Abstract

Makarieva and Gorshkov (2007) proposed a new scientific hypothesis where a "previously unstudied property" associated with condensation is fundamental to a full understanding of atmospheric dynamics, and that appears in a confrontation with the standard theory, where the buoyancy force is the dominant driver of atmospheric motions. In this hypothesis condensation of water vapor in the Earth’s gravitational field is the driver of low-level air circulation, explaining phenomena like cyclones, monsoon circulations, and even the Hadley circulation. This hypothesis immediately attracted the attention of the academic community, especially of the hydrologists interested in a better understanding of the interaction between the hydrological cycle and the atmospheric circulation. This hypothesis also has received much criticism mainly from the meteorological expert community, which criticizes the validity of this hypothesis and the existence of this ``unstudied property.'' Although this proposed mechanism is controversial, we could not find any paper nor discussion that clearly shows that this hypothesis is physically wrong. In this thesis, we demonstrate that the proposed force is not new but is not effective because its contribution is canceled out in the buoyancy force. Therefore, this force does not play any role in the atmospheric circulation. We show that the description associated with this force is affected by serious problems in its physical formulation including violation of Newton's third law. We also reiterate that the role of the water cycle in the standard theory is essential to explain major atmospheric circulations, but without physical inconsistencies.

Resumen: Makarieva and Gorshkov (2007) proponen una nueva hipótesis científica donde una “propiedad previamente no estudiada” asociada con la condensación es fundamental para una comprensión completa de la dinámica atmosférica, y que aparece en una confrontación con la teoría estándar, donde la fuerza boyante es el principal conductor de los movimientos atmosféricos. En esta hipótesis, la condensación del vapor de agua en el campo gravitacional de la Tierra es el conductor de la circulación de aire de bajo nivel, explicando fenómenos como ciclones, circulaciones monzonicas e incluso la circulación de Hadley. Esta hipótesis atrajo inmediatamente la atención de la comunidad académica, especialmente de los hidrólogos interesados en una mejor comprensión de la interacción entre el ciclo hidrológico y la circulación atmosférica. Esta hipotesis También ha recibido numerosas críticas principalmente de la comunidad de meteorólogos expertos, que critica la validez de esta hipótesis y la existencia de esta “propiedad no estudiada”. Aunque este mecanismo propuesto es controvertido, no pudimos encontrar ningún trabajo ni discusión científica que demuestre claramente que esta hipótesis es físicamente incorrecta. En esta tesis, demostramos que la fuerza propuesta no es efectiva porque su contribución se anula en la fuerza boyante. Por lo tanto, esta fuerza no juega ningún papel en la circulación atmosférica. Mostramos que la descripción asociada con esta fuerza se ve afectada por serios problemas en su formulación física, incluida la violación de la tercera ley de Newton. También reiteramos que el papel del ciclo hidrológico en la teoría estándar es esencial para explicar las principales circulaciones atmosféricas, pero sin inconsistencias físicas.