具有环境风强迫的下坡 katabatic 流的线性稳定性

我们研究了在无限宽且均匀冷却的平面表面上、受高空均匀下坡风场带来的附加强迫作用的katabatic下坡流的稳定性。我们采用Prandtl原始坡面流模型（Lykosov & Gutman 1972）的扩展来推导基流，这构成了稳定性分析中一个有趣的基本态，因为它不能化简为独立于外部参数的单一普适形式。我们对该基本态应用线性模态分析，证明对于固定的Prandtl数和下坡角，两个独立的无量纲参数足以描述流动稳定性。其中一个参数是我们在Xiao & Senocak (2019)中引入的层结扰动数。第二个参数，我们此后称之为风强迫数，迄今未被研究过，可解释为高空环境风的动能与粘性和背景层结稳定化效应所致阻尼之比。对于固定的Prandtl数，根据下坡角和上述无量纲数的值，可出现静止横向和行进纵向失稳模态。环境风强迫对基流稳定性的影响是复杂的，因为在一定参数范围内环境风既可稳定也可 destabilizing（ destabilizing：使失稳）。我们的结果构成了对当前仅依赖梯度Richardson数来描述层结大气坡面流动动力学稳定性做法的有力反证。