旋转球面上地形准地转流中的最小熵均解

Bretherton和Haidvogel的最小熵均理论假设二维湍流系统演化至在固定能量水平下使熵均最小的状态。我们将其推广至旋转球面准地转设定，考虑了底部地形和完全非线性的科里奥利效应，从而产生了平面近似中不存在的纬度依赖效应。我们证明了最小熵均解的存在性和非线性稳定性，并解析地描述了特定旋转速率、地形尺度和能量值的渐近状态。我们通过一种保结构方法计算了球面上准地转方程的最小熵均解。我们将该方法应用于一系列参数值，包括描述木星大气的参数。结果揭示了流动明显的纬度依赖性，根据所选参数，在极地附近有地形捕获趋势，而在赤道附近有纬向流趋势。通过使用保结构时间离散化积分扰动解，在数值上证实了预测的非线性稳定性。