受孔径强迫下的次尺度与边界层湍流
流体动力学
2026-04-21 v2 大气与海洋物理
摘要
准地形系统孔辰涡旋、次尺度锋面与边界层湍流 (BLT) 之间的相互作用是上层海洋动力学中的核心问题。我们使用在 \qty{100}{\kilo\meter} 规模域上以米尺度分辨率进行的新型大涡模拟来研究这些多尺度动力学。该模拟分辨率了由均匀表面风和对流强迫激活的 BLT。一股锋面在规定的、空间非均匀的孔辰涡旋场中与 BLT 相互作用，代表着标准的涡旋四极子。通过三段流分解，我们分析了大尺度场、次尺度场和已分辨 BLT 之间的动力学耦合与动能预算。我们的分析揭示了在不同孔辰强迫下，次尺度和 BLT 结构及强度的显著异质性。湍动能和产生率可沿锋面变化一个数量级，形成具有显著特征的湍流热点，其位置与底层大尺度流动相关联。在更强的孔辰收敛区域下，BLT 持续更强的水平和垂直地形剪切生产，同时次尺度持续更强的自身生产和 BLT 消耗。相比之下，在主导孔辰发散区域，锋面等温线经历显著扭曲，伴随次尺度垂直对流动力生产和自身消耗。就这个理想化框架而言，这些结果为如何在海洋混合层中调制 BLT 和次尺度提供了受控的过程级表征，可为未来的参数化开发提供指导。
引用
@article{arxiv.2601.10441,
title = {Submesoscale and boundary layer turbulence under mesoscale forcing in the upper ocean},
author = {S. Peng and S. Silvestri and A. Bodner},
journal= {arXiv preprint arXiv:2601.10441},
year = {2026}
}