2D地理气候湍流的半解析性涡动粘性与反散射闭合模型

基于物理的闭合模型，如涡动粘性模型和反散射模型广泛用于地理气候湍流的大涡模拟（LES），以应用于天气和气候预测等领域。然而，这些闭合模型的参数常常采用经验性选择。本文首次对Leith和Smagorinsky涡动粘性闭合模型以及Jansen-Held反散射闭合模型的参数进行半解析推导。半解析推导方法可给出这些参数的值，仅受一个常数的限制，可通过直接数值模拟（DNS）或其他高保真（尺度分辨）模拟中少数快照的湍动动能谱进行估计，甚至可从重整化群基于解析工作中获取。我们半解析估计的闭合模型参数与我们先前工作中基于在线（后验）学习获得的参数一致。使用这些参数的LES能够正确再现DNS的关键统计特性，包括极端事件以及跨尺度能量和涡旋传递，优于基准模型（动态Leith和Smagorinsky模型以及后者的标准参数）。