干盐湖中对流的稳定性

被组织成由狭窄山脊构成的美丽图案网络的盐壳所覆盖的干湖在干旱地区十分常见。在此，我们考虑可能导致此类图案的浮力驱动对流的初始不稳定性与最终归宿。具体而言，我们研究具有水平表面恒通量边界条件的深层多孔介质中的对流，这类似于蒸发盐湖下方的情况。该系统经缩放后仅有一个自由参数，即 Rayleigh 数，它刻画了对流的相对驱动力。随后我们求解由此产生的对流起始的线性稳定性问题。利用伪谱数值方法进一步探索该模型的非线性 regime，我们展示了小尺度下沉羽流的生长本身对粗化是不稳定的，因为系统发展为一个动态稳态。在此成熟状态中，我们展示了对流羽流的典型速度与长度尺度如何随强迫条件与 Rayleigh 数缩放。有趣的是，图案波长出现了一个稳健的长度尺度，其在很大程度上独立于驱动参数。最后，我们引入空间非均匀边界条件——调制蒸发率——以模拟生长中的盐壳与干盐湖上蒸发之间的任何反馈。我们展示了该边界条件如何能在低蒸发位点（例如盐多边形山脊处）下方引入下沉羽流的相位锁定。