پیوندهای مفید
اخبار و اعلانات
آمار
| تعداد نشریات | 158 |
| تعداد شماره‌ها | 6,230 |
| تعداد مقالات | 67,757 |
| تعداد مشاهده مقاله | 115,110,095 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 89,868,887 |
توازن و امواج گرانی– لختی در یک مدل کژفشار دولایه‌ای | ||
| فیزیک زمین و فضا | ||
| مقاله 16، دوره 38، شماره 3 - شماره پیاپی 1210297، آذر 1391، صفحه 189-201 اصل مقاله (501.58 K) | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/jesphys.2012.29125 | ||
| نویسندگان | ||
| محمد جغتایی1؛ علیرضا محب الحجه2؛ عباسعلی علی اکبری بیدختی3 | ||
| 1دانشجوی دکتری هواشناسی، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران | ||
| 2دانشیار، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران | ||
| 3استاد، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران | ||
| چکیده | ||
| از جمله مسائل بنیادین در دینامیک جو، اقیانوس و شاره‌های ژئوفیزیکی به طور کل بررسی میزان برقراری "توازن"، وجود و ساختار توازن‌های از مرتبه دلبخواه، شکست توازن و تولید امواج گرانی-لختی در تحول زمانی شارش‌های تاواری (vortical) است. در مدل کژفشار دولایه‌ای روی صفحه f ، با آزمایش عددی و استفاده از تجزیه موج – تاوه، رابطه توازن بهینه یا نزدیک به بهینه در اعداد راسبی کوچک در گستره بین 07/0 تا 79/0 تحقیق میشود. در این آزمایش عددی همچنین طیف انرژی روابط توازن با طیف انرژی تلاطم دوبُعدی در ابعاد گوناگون مقایسه میشود. افت‌وخیز روی طیف انرژی (حاصل از امواج گرانی– لختی) به برهم‌کنش موج– موج یا موج– تاوه نسبت داده میشود. در افت‌وخیز روی طیف انرژی نسبت طول موج تحریک شده به شعاع تغییرشکل راسبی بین نیم تا یک تغییر می‌کند. ارتباط بین طیف انرژی و روند انرژی دردسترس خطی‌شده نامتوازن بررسی میشود. در روابط توازن بهینه، یک شکست در آبشار وارونه طیف انرژی در بزرگ‌مقیاس وجود دارد. در آزمایش عددی پیش‌گفته، ارتباط بین بیشینه انرژی امواج گرانی– لختی با بیشینه عدد راسبی در حین تحول زمانی شارش، در رابطه توازنی بهینه در هشت سامانة شارشی بررسی میشود. نتایج، یک ارتباط نمایی بین دامنه امواج گرانی– لختی با عدد راسبی را نشان می‌دهد. نتایج حاصل با نظریه‌های دینامیکی موجود حاصل از بسط مجانبی معادلات بسیط کاملاً هم‌خوانی و با تحلیل صورت گرفته بر مبنای نتایج آزمایش دولایه‌ای ویلیامز و همکاران (2008) مغایرت دارد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تاوایی پتانسیلی؛ تجزیه موج- تاوه؛ جریان تاوه‌ای؛ رابطه توازن؛ طیف انرژی | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Balance and inertia–gravity waves in a two-layer baroclinic model | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Mohammad Joghataei1؛ Alireza Mohebalhojeh2؛ A.Ali Aliakbari-Bidokhti3 | ||
| چکیده [English] | ||
| Balance, breakdown of balance, and generation of inertia–gravity waves in vortical flows are fundamental topics of prime importance in geophysical fluid dynamics. This research aims to find the optimum balance relation as well as the Rossby-number variation of the spontaneous generation of inertia–gravity waves in a baroclinic, two-layer, Boussinesq model on a doubly-periodic f-plane geometry for a range of Rossby numbers between 0.07 and 0.79. The setup of the experiments is an initially axisymmetric vortex in each layer formed by a circular contour of Rossby–Ertel potential vorticity (PV) surrounded by a background, uniform PV of the same magnitude in the two layers. The strength of the uniform PV within the upper-layer (lower-layer) vortex is stronger (weaker) with respect to the background PV. Alternatively, the PV anomaly is positive (negative) in the upper (lower) layer. This setup is amenable to baroclinic instability, which is triggered by inserting random noise of very small magnitude on the contour representation of the vortices in the two layers. The initial distribution of PV is inverted by means of the first three members of the , , and hierarchies of balance relations, comprising nine PV inversion procedures and thus nine ways of determining imbalance through wave–vortex decomposition. For each regime of flow, nine experiments are carried out using one of the nine balance relations to construct the initial conditions. The onset of instability leads to breakdown of symmetry, generation of Rossby waves around the vortices, complex vortex –vortex, wave–vortex, and wave–wave interactions. The focus is, however, on the spontaneous generation of imbalance. For each of the nine experiments, PV inversion by means of the same balance relation employed to construct the initial conditions is used to determine the amount of imbalance. The minimum imbalance is then sought over the nine balance relations. The energy spectra of imbalance as obtained using various balance relations are also investigated in order to gain insight into the nature of imbalance. Fluctuations on the spectra appear to be related to wave–vortex and wave–wave interactions. The relation between the spectra and the evolution of linear available energy of imbalance is also studied. As the most important outcome of the present research, the relation between the amplitude of inertia–gravity waves generated during the evolution of unstable, vortical flows and the Rossby number is obtained by spanning the parameter space by changing the strength of the PV anomaly and the nondimensional acceleration due to gravity. The results obtained agree with an exponentially-small functional relation between the amplitude of the inertia–gravity waves and the Rossby number. While this exponentially-small relation agrees with the asymptotic theories available, it is in sharp contrast with the linear relation obtained by Williams et. al, (2008) using their laboratory two-layer experiments. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Balance relation, Energy spectrum, Potential vorticity, vortical flow, Wave-vortex decomposition | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 2,644 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,095 |
||