极地β平面平衡斜压不稳定性中的纬向急流：基于高度计测量的实验
大气与海洋物理
2015-06-29 v1 流体动力学
摘要
介绍了在具有地形beta效应的旋转水槽中产生的斜压不稳定流演化的实验室实验结果。我们研究这些流中出现的交替方向的纬向急流。我们建模的基本系统包括南边轻流体和北边重流体，由此产生缓慢的经向环流和快速的平均纬向运动。在两层系统中，层间速度切变导致斜压不稳定性，该不稳定性随时间达到平衡，并且由于与beta效应的相互作用产生纬向急流。该系统是各种地球物理系统的原型，包括地球大气中的大气环流和急流、南极绕极流或在西边界流附近观察到斜压不稳定性和多重纬向急流的区域。实验中分别使用高度计成像测速技术和光学厚度测速技术测量表面高程梯度和上层厚度。然后由测量量导出正压和斜压速度场。结果表明，纬向急流是由持续产生的斜压扰动引起的涡旋强迫驱动的。流动在显著程度上是斜压的，并且急流在表面增强。急流的经向波长随斜压变形半径线性变化，并且也与修正的Rhines尺度很好地一致。这表明平衡斜压不稳定流中的扰动速度对beta参数呈线性依赖。
引用
@article{arxiv.1506.08083,
title = {Zonal jets in equilibrating baroclinic instability on the polar beta-plane: experiments with altimetry},
author = {A. M. Matulka and Y. D. Afanasyev},
journal= {arXiv preprint arXiv:1506.08083},
year = {2015}
}