利用高分辨率浅水模型探索木星极区变形半径
地球与行星天体物理
2022-06-20 v1 大气与海洋物理
摘要
木星极区存在大量动力学上有趣的现象，包括涡旋构型、折叠细丝区（FFRs）与混沌流。朱诺号（Juno）观测提供了高纬度的前所未见的视图，使得对对流层与整体大气能量循环的约束得以加强。湿对流事件被认为是该行星上观测到的能量风暴行为的主要驱动因素。本文引入一种新颖的单层浅水模型，以高分辨率研究极区湿对流事件的影响、长时间尺度上动力学不稳定性的存在，以及高纬度FFRs的出现。我们使用一个灵活、高度可并行的有限差分流体动力学代码，来探索由先前模型所建立的参数空间。我们研究了变形长度（Ld）、注入脉冲大小与注入位势的长时间效应。我们发现，Ld超过1500 km（行星Burger数Bu）的模型倾向于以主导性稳定极区气旋的形式均一化其位势涡度（PV），而较低Ld情形相对于Arnol'd型流表现出更低的稳定性。我们还发现，大尺度湍流强迫持续导致高纬度FFRs的形成。我们的发现支持如下观点：发生于高纬度的湿对流，或足以产生木星极区所见的动力学多样性。此外，局地水平剪切与Ld的派生值或可约束FFR的形成与演化。
引用
@article{arxiv.2206.08475,
title = {Exploring Jupiter's Polar Deformation Lengths with High Resolution Shallow Water Modeling},
author = {Ali Hyder and Wladimir Lyra and Nancy Chanover and Raúl Morales-Juberías and Jason Jackiewicz},
journal= {arXiv preprint arXiv:2206.08475},
year = {2022}
}
备注
25 pages, 12 figures. Paper has been accepted and will be published in the Planetary Science Journal (PSJ)