太阳活动长期调制的非线性 Rossby 波-波与波-平均流理论
太阳与恒星天体物理
2022-02-08 v1 大气与海洋物理
摘要
太阳活动的施瓦贝周期在世纪和千年慢时间尺度上表现出调制和频率涨落。对于这些太阳周期长期变化成因的合理解释仍不清楚,可能的理论包括 α 效应的随机性和较差自转的涨落。近来文献提出,太阳周期的时空结构与太阳差旋层处磁流体 Rossby 波的非线性动力学(包括波-波和波-平均流相互作用)之间存在可能联系。在此,我们将先前文章中给出的 MHD Rossby 波非线性理论加以推广,以考虑由最近发现的机制引起的长期调制效应,该机制允许不同波 triad 之间的显著能量转移:进动共振机制。我们发现了大量其频率失配与太阳周期频率相容的 Rossby-Haurwitz 波 triad。进而,通过分析由单模耦合的两个 triad(五波系统)的约化动力学,我们证明了在出现进动共振的振幅区间内,系统的能量转移对与 triad 内能量交换相关的主 年周期产生显著的长期调制。我们进一步表明,此类调制显示出特征波振幅与 triad 内能量交换周期之间的反比关系,这与太阳周期的瓦德迈尔定律一致。在存在恒定强迫和耗散的情况下,进动共振区中的五波系统表现出不规则的振幅涨落,其中某些周期类似于大极小期状态。
引用
@article{arxiv.1908.07056,
title = {Nonlinear Rossby wave-wave and wave-mean flow theory for long term Solar cycle modulations},
author = {Breno Raphaldini and André Seiji Teruya and Carlos Frederico Mendonca Raupp and Miguel D. Bustamante},
journal= {arXiv preprint arXiv:1908.07056},
year = {2022}
}