海洋盆地中Fofonoff流的统计力学
流体动力学
2011-04-12 v2
摘要
我们研究了在具有任意地形的海洋盆地中，固定环量和能量下势涡度最小化的问题。为了说明，我们考虑一个矩形盆地和线性地形h=by，该地形代表实际海底地形或适用于海洋情形的β效应。我们的最小涡度原理受到文章中综述的统计力学不同论点的启发。它导致准地转（QG）方程的稳态，其特征是势涡度q与流函数ψ之间存在线性关系。对于低能量值，我们恢复了Fofonoff流[J. Mar. Res. 13, 254 (1954)]，该流显示出强烈的西向射流。对于高能量值，我们获得了由几何诱导的单极子和偶极子之间的相变，类似于Chavanis和Sommeria [J. Fluid Mech. 314, 267 (1996)]在无地形情况下发现的相变。在地形存在的情况下，我们恢复并确认了Venaille和Bouchet [Phys. Rev. Lett. 102, 104501 (2009)]使用不同形式得到的结果。此外，我们引入了向最小势涡度态演化的弛豫方程，并进行了数值模拟，以说明在具有线性地形（或β效应）的矩形海洋盆地中的相变。
引用
@article{arxiv.1007.0164,
title = {Statistical mechanics of Fofonoff flows in an oceanic basin},
author = {A. Naso and P. H. Chavanis and B. Dubrulle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1007.0164},
year = {2011}
}
备注
26 pages, 28 figures