地球下层大气中热声内部重力波湍流

我们首次提出了一个用于研究在温度依赖密度不均匀性（由于热膨胀和热反馈）存在下的内部重力波和热波非线性耦合的二维模型，该模型适用于地球下层大气（0-50 公里）的分层流体。这种耦合导致内部重力波（IGWs）演化形成热声内部重力波，这与文献中已知的 IGWs 有所不同。我们进行数值模拟来研究与 IGWs 相关的速度和密度扰动，以及与热模式相关的热波动。我们表明，与热波耦合的 IGWs 孤立涡旋可导致热声湍流。我们观察到大尺度速度势流和密度、温度轮廓中小尺度结构的形成。有趣的是，虽然波能谱呈现给定的 power law：$k_x^{-1.67}$ 和 $k_z^{-2.89}$，分别对应水平和垂直波数，但在负温度梯度的对流层（0-15 公里）和正温度梯度的平流层（15-50 公里），相同的能谱趋向于 $k_x^{-1.83}$-水平和 $k_z^{-1.03}$-垂直谱。我们发现，对流层湍流的能谱在无温度梯度的情况下与观测现象一致，而平流层的能谱则有所不同。