三维球壳中具有强温度和深度依赖粘度的低阶地幔对流

进行了一系列三维球壳中具有无限普朗特数、瑞利数$10^7$以及强温度和深度依赖粘度的Boussinesq流体热对流的数值模拟，以研究像金星或火星这样没有类似地球板块构造的单板块类地行星的地幔对流。强温度依赖粘度（球壳上的粘度对比度$\geq 10^5$）使得对流呈现停滞盖层短波长结构。由于从盖层底部产生的次级下降羽流，发展出许多圆柱形上升羽流。这种对流模式与从金星或火星的大地测量观测推断出的模式不一致。研究了上/下地幔分层粘度的附加效应（粘度对比度从30变化到300）。发现强温度和深度依赖粘度的组合导致对流的长波长结构，其中球谐度$\ell$在1--4占主导。由模拟对流计算的大地水准面异常显示出长波长结构，并与观测结果进行了比较。当下地幔粘度随深度连续增加时，在30到100的宽粘度对比度范围内，实现了类似火星地幔的度一（$\ell = 1$）对流。