全球幢-幆边界起伏对幢外对流及其起伏力矩的影响

幢-幆边界（CMB）上的起伏将幢外对流与幢层相耦合，可能引起长度日期（$\Delta$LOD）和地磁场的可观变动，尽管这些效应尚不完全理解。我们利用包含有限幅度 CMB 起伏的旋转薄壱对流的数值直接模拟来探讨幢外对流的动力学效应。使用包括各种球谐和代表深层幢异构结构的模型。如先前在旋转圆盘模型中的线性理论所预测，一种新型不稳定性在对流 onset 以下出现；我们在全球几何中确认了其存在，但预测的标度定量上被修改。地球轴向高度常数线（即地球轴向高度的等势线）的形状起关键作用：变形的等势线允许浮力对时间平均流动做功，驱动 Reynolds 数和 Nusselt 数最多提高约 $\sim$100\%。先前的工作表明，起伏力矩随起伏幅度线性变化，随流速平方次方；我们确认了这种标度，并通过新理论推导了针对全球、谱上广泛的起伏的力矩估计。将其外推至幢条件，预测的力矩与驱动观察到的 decadal 和 subdecadal $\Delta$LOD 变动所需的力矩相符。