旋转球面上全球准地转流中的临界纬度
大气与海洋物理
2024-09-10 v1 流体动力学
摘要
本文使用保持 Casimir 的数值方法，研究了无外部强迫或耗散的地转湍流。该研究考察了地球物理流动中常见的大纬向射流的形成，特别是在巨型气态行星上。这些射流的形成是由于涡旋的东西向拉伸受到科里奥利参数梯度的影响，导致存在一个临界纬度，超过该纬度射流便无法形成。使用具有完全纬度依赖科里奥利参数的全球准地转模型，我们研究了这一临界纬度，理论上该临界纬度仅依赖于 Rossby 数和 Lamb 参数的乘积。通过对随机流场进行模拟，通过纬向平均的纬向速度剖面识别了临界纬度。结果与地转理论相符，特别是在接近地球大气的典型 Rossby 和 Lamb 参数值附近。然而，在弱旋转（高 Rossby 数）和强层结（高 Lamb 值）区域，没有出现清晰的临界纬度；相反，纬向射流的振幅和宽度向极地逐渐减小。本研究为进一步在完全纬度依赖科里奥利参数下研究射流动力学奠定了基础。
引用
@article{arxiv.2409.05432,
title = {Critical latitude in global quasi-geostrophic flow on a rotating sphere},
author = {Arnout Franken and Erwin Luesink and Sagy Ephrati and Bernard Geurts},
journal= {arXiv preprint arXiv:2409.05432},
year = {2024}
}