差速加热旋转环流实验中地转流到惯性重力波的能谱转变

惯性重力波(IGWs)在地球大气动力学中起着至关重要的作用，因为它们在向上传播时可导致能量和动量通量。一个悬而未决的问题是，IGWs在多大程度上贡献于总能量以及导致在中尺度观测到的能谱变平。在这项工作中，我们展示了一项关于大尺度平衡流与小尺度非平衡流之间能量分布的实验研究。在差速加热旋转环流实验中观测到由斜压急流发射的弱非线性IGWs。与大气能谱类似，实验动能能谱揭示了典型的两个不同区制的划分，大尺度斜率为 $k^{-3}$，小尺度斜率为 $k^{-5/3}$。通过将能谱分离为涡旋分量和波动分量，发现实验中观测到的重力波在中尺度的大尺度端导致能谱变平并提供大部分能量。在更小尺度上，我们的数据分析表明向湍流区制的转变，伴随前向能量级联直至扩散过程引起耗散之处。