由地转偏差反气旋不稳定参数化激发的内波破碎

具有椭圆流线的梯度风平衡流通过地转偏差反气旋不稳定（AAI）参数化激发内部惯性重力波。本研究数值考察了由 AAI 引起的内波破碎及随后的湍流生成。在我们的模拟中，我们沿椭圆涡旋的流线周期性地扭曲计算域，并使用傅里叶谱方法积分运动方程。该技术使我们能够从计算中排除大尺度涡旋的整体结构，从而专注于解析小尺度波与湍流。通过一系列实验，我们依据由浮力频率标度的不稳定增长率大小 $\lambda/N$，识别出两种不同的波破碎情形。首先，当 $\lambda/N\gtrsim0.008$ 时，由 AAI 激发的主波振幅迅速远超翻转阈值并直接破碎，由此产生的状态为强非线性湍流。其次，若 $\lambda/N\lesssim0.008$，在主波达到破碎极限之前，弱波-波相互作用开始在频率空间中重新分配能量；经过足够长时间后，系统趋近于类 Garrett-Munk 平稳谱，其中波破碎发生在更细的垂直尺度上。在所有实验条件下，主波能量的增长与衰减时间尺度均高度相关。然而，由于主波振幅在一种情形中达到规定极限而在另一种情形中未达到，能量耗散率表现出两类标度特性。该标度分类与 D'Asaro 和 Lien（2000）的波-湍流转变模型既有相似也有差异。