具有强纬向流的旋转球形对流渐近标度关系

我们分析了具有自由滑移边界条件的球形壳层几何中旋转对流的直接数值模拟结果，其发展出强纬向流。Ekman 数和 Rayleigh 数均被改变。我们发现快速旋转对流的渐近理论可用于预测控制方程中每一项的 Ekman 数依赖关系，以及对流流速和主导长度尺度。利用雷诺应力与黏性应力之间的平衡，结合对流速度的渐近标度，我们推导了纬向流相对于 Ekman 数标度行为的渐近预测，并得到数值模拟的支持。我们未发现浮力和黏性力存在明显不同渐近标度的证据，并且与先前渐近平面层模型的结果一致，我们发现黏性力与浮力之比随 Rayleigh 数增大。因此，黏性仍不可忽略，在快速旋转 regime 内我们未观察到趋向无扩散标度行为的趋势。