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旋转浅水方程变分平衡模型的比较

流体动力学 2017-08-02 v1 大气与海洋物理

摘要

我们给出了一族适用于旋转浅水方程半地转极限的平衡模型的广泛数值比较,该族模型由Oliver (2006)针对小Rossby数 Ro{\mathrm{Ro}} 通过变分渐近得到。这组广义大尺度半地转(GLSG)模型包含Salmon (1983)引入的 L1L_1-模型作为特例。我们利用这些模型为完整浅水方程生成平衡初态。随后我们通过数值研究这些模型在多大程度上能捕捉初始平衡浅水流的动力学。结果表明,虽然GLSG族中的 L1L_1 成员能够在 O(1/Ro){\mathcal{O}}(1/{\mathrm{Ro}}) 时间尺度上很好地再现完整浅水方程的平衡动力学,但所有其他成员在地转偏差涡度中产生了显著的非物理高波数分量,从而破坏了动力学。

关键词

引用

@article{arxiv.1705.05579,
  title  = {Comparison of variational balance models for the rotating shallow water equations},
  author = {David G. Dritschel and Georg A. Gottwald and Marcel Oliver},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1705.05579},
  year   = {2017}
}

备注

accepted for publication in Journal of Fluid Mechanics