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弱耗散捕获背风波对大气施加的阻力:在 Scorer 两层模型中的应用

流体动力学 2022-11-23 v1 大气与海洋物理

摘要

尽管已知在层结大气中低层传播的捕获背风波对产生它们的山脉施加阻力,但大气平均环流所受的相应反作用力(由波动量通量剖面定义)的分布尚未确立,因为对于无粘捕获背风波,这些剖面在下游无限振荡。本文发展了一个用于明确计算捕获背风波所产生的动量通量剖面的框架,它规避了困扰无粘捕获背风波理论的困难。采用线性理论,并以 Scorer 两层大气为例,假设波受到微小耗散,表示为 Rayleigh 阻尼。所得的波型在下游衰减,因此波所占据区域上积分的动量通量剖面收敛为定义良好的形式。值得注意的是,对于弱耗散,该形式与 Rayleigh 阻尼系数的值无关,且先前研究确定的无粘阻力作为地表处的动量通量被恢复。该动量通量剖面的散度解释了波对大气施加的面积积分阻力。将该框架应用于此类及其他类型的捕获背风波,有望推动基于物理的、描述捕获背风波对大气影响的参数化方案的发展。

关键词

引用

@article{arxiv.2204.05858,
  title  = {The drag exerted by weakly dissipative trapped lee waves on the atmosphere: application to Scorer's two-layer model},
  author = {Miguel A. C. Teixeira and Jose L. Argain},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2204.05858},
  year   = {2022}
}

备注

24 pages, 5 figures; submitted to Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society