تولید تحریک شده: استخراج انرژی از جریان متعادل توسط امواج نزدیک به اینرسی

We study stimulated generation the transfer of energy from balanced flows to existing inteal waves using an asymptotic model that couples barotropic quasi-geostrophic flow and near-inertial waves with $ ext^mz>$ ساختار عمودی ، که در آن $ m $ موج عمودی و $ Z $ مختصات عمودی است. شرح مفصلی از قوانین حفاظت از این مدل موج عمودی-هواپیما ، مکانیسم نسل تحریک شده مرتبط با گرداب عمودی و کرنش جانبی را روشن می کند. دو منبع انرژی پتانسیل موج و سینک های مربوط به انرژی جنبشی متعادل وجود دارد: همگرایی انکسار چگالی عمل موج به ضد سیکلون ها (و واگرایی از سیکلون ها). و تقویت شیب های میدان موج توسط فشار ژئستروفیک. ما این انتقال انرژی را کمیت می کنیم و پدیدارشناسی نسل تحریک شده را با استفاده از محلول های عددی یک نوسان اینرسی در ابتدا یکنواخت در تعامل با تلاطم دو بعدی در حال تحول بالغ در حال تحول توصیف می کنیم. در تمام راه حل ها ، نسل تحریک شده با انتقال انرژی جنبشی متعادل به مقیاس های بزرگ از طریق ادغام گرداب. همچنین ، کرنش ژئستروفیک بیشتر تولید انرژی بالقوه موج را تشکیل می دهد ، که نمایانگر سینک 10 ٪ -20 ٪ از انرژی جنبشی متعادل اولیه است. با این حال ، انکسار اساسی است زیرا شیب جانبی اولیه در مقیاس ادبی را در میدان نزدیک بی نظیر ایجاد می کند که پس از آن با پیشرفت افزایش می یابد. در این راه حل های شبه این ویسک ، پراکندگی موج تنها مکانیسمی است که باعث تحریک نسل می شود: با یک جریان متعادل باروتروپیک ، فشار جانبی باعث افزایش سرعت گروه موج می شود ، به طوری که امواج شتاب می گیرند و به سرعت از مناطق کرنش فرار می کنند. این فرار موج مانع از انرژی موج از آبشار به مقیاس های پراکنده می شود.

طبقه بندی JFM

گزینه های دسترسی

با استفاده از یکی از گزینه های دسترسی در زیر ، به نسخه کامل این محتوا دسترسی پیدا کنید.(گزینه های ورود به سیستم دسترسی به نهادی یا شخصی را بررسی می کنند. در صورت دسترسی به محتوا ممکن است نیاز به خرید داشته باشد.)

منابع

Balmforth ، N. J. ، Llewellyn Smith ، S. G. & Young ، W. R. 1998 افزایش پراکندگی امواج نزدیک به اینرسی در یک جریان ژئستروفیک ایده آل. J. مارس Res. 56 (1) ، 1 - 40 . CrossRefGoogle Scholar

Balmforth ، N. J. & Young ، W. R. 1999 میرایی تابشی از نوسانات نزدیک بی نظیر در لایه مخلوط. J. مارس Res. 57 (4) ، 561 - 584 . CrossrefGoogle Scholar

Barkan ، R. ، Winters ، K. B. & McWilliams ، J. C. 2016 عدم تعادل تحریک و تقویت اتلاف انرژی جنبشی ادی توسط امواج داخلی. J. Phys. Oceanogr. 47 ، 181 - 198 . CrossrefGoogle Scholar

Bretherton ، F. P. & Garrett ، C. J. R. 1968 Wavetrains در رسانه های متحرک ناهمگن. پروکR. Soc. لند. A 302 ، 529 - 554 . CrossrefGoogle Scholar

Bühler ، O. & McIntyre ، M. E. 1998 در مورد تعاملات موج غیر تقسیم کننده-به تعامل در جو یا اقیانوس ها. J. Fluid Mech. 354 ، 301 - 343 . CrossrefGoogle Scholar

Bühler ، O. & McIntyre ، M. E. 2005 ضبط موج و دوگانگی موج موج. J. Fluid Mech. 534 ، 67 - 95 . CrossrefGoogle Scholar

Cox ، S. M. & Matthews ، P. C. 2002 تفاوت زمان نمایی برای سیستم های سفت. J. Comput. فیزیک176 (2) ، 430 - 455 . CrossrefGoogle Scholar

Danioux ، E. ، Vaeste ، J. & Bühler ، O. 2015 در مورد غلظت امواج نزدیک اینرسی در آنتیکلون ها. J. Fluid Mech. 773 ، R2 . crossrefgoogle Scholar

Danioux ، E. ، Vaeste ، J. ، Klein ، P. & Sasaki ، H. 2012 تولید موج خود به خودی-جاذبه با تلاطم سطح ناچیز. J. Fluid Mech. 699 ، 153 - 157 . CrossrefGoogle Scholar

Foberg ، B. 1977 یک مطالعه عددی از تلاطم 2 بعدی. J. Comput. فیزیک25 (1) ، 1 - 31 . CrossRefGoogle Scholar

Gertz ، A. & Straub ، D. N. 2009 نوسانات نزدیک بی شماری و میرایی Gyres Midlatitude: یک مطالعه مدل سازی. J. Phys. Oceanogr. 39 (9) ، 2338 - 2350 . CrossrefGoogle Scholar

Grimshaw ، R. 1975 امواج گرانش داخلی غیرخطی در یک مایع چرخان. J. Fluid Mech. 71 (3) ، 497 - 512 . CrossrefGoogle Scholar

Hoskins , B. J. 1975 The geostrophic momentum approximation and the semi-geostrophic equations . J. Atmos. Sci. 32 ( 2 ), 233 242 .2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar

Kassam ، A.-K.& Trefethen ، L. N. 2005 مرحله چهارم مرتبه چهارم برای PDE های سفت. سیام جی. رایانه. 26 (4) ، 1214 - 1233 . CrossrefGoogle Scholar

Klein ، P. ، Llewellyn Smith ، S. G. & Lapeyre ، G. 2004 سازمان انرژی نزدیک اینرسی توسط یک میدان Eddy. Q. J. R. Meteorol. SOC. 130 (598) ، 1153 - 1166 . CrossrefGoogle Scholar

Landau ، L. D. & Lifshitz ، E. M. 2013 مکانیک کوانتومی: نظریه غیر اقلیمی ، جلد. 3Elsevier. Google Scholar

McIntyre ، M. E. 2009 عدم تعادل خود به خودی و ساختارهای گرداب و گرداب ترکیبی. J. Atmos. علمی66 (5) ، 1315 - 1326 . CrossrefGoogle Scholar

McWilliams ، J. C. 1984 ظهور گردابهای منسجم جدا شده در جریان آشفته. J. Fluid Mech. 146 ، 21 - 43 . CrossrefGoogle Scholar

Meleshko ، V. V. & Van Heijst ، G. J. F. 1994 در مورد تحقیقات Chaplygin از ساختارهای گرداب دو بعدی در یک مایع نامشخص. J. Fluid Mech. 272 ، 157 - 182 . CrossrefGoogle Scholar

Moehlis , J. & Llewellyn Smith , S. G. 2001 Radiation of mixed layer near-inertial oscillations into the ocean interior . J. Phys. Oceanogr. 31 ( 6 ), 1550 1560 .2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar

Muraki , D. J. , Snyder , C. & Rotuo , R. 1999 The next-order corrections to quasigeostrophic theory . J. Atmos. Sci. 56 ( 11 ), 1547 1560 .2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar

Nagai ، T. ، Tandon ، A. ، Kunze ، E. & Mahadevan ، A. 2015 تولید خود به خود از امواج نزدیک به بی نظیر توسط جبهه کوروشیو. J. Phys. Oceanogr. 45 (9) ، 2381 - 2406 . CrossrefGoogle Scholar

Salmon ، R. 2016 درمان تنوع امواج گرانشی بی تحرکی با یک جریان میانگین شبه شبه. J. Fluid Mech. 809 ، 502 - 529 . CrossRefGoogle Scholar

شکسپیر ، C. J. & Hogg ، A. MCC. 2017 تولید سطح خود به خودی و تقویت داخلی امواج داخلی در یک مدل اقیانوس در مقیاس منطقه. J. Phys. Oceanogr. 46 (7) ، 2063 - 2081 . CrossrefGoogle Scholar

Taylor ، S. & Straub ، D. N. 2016 حرکات نزدیک بی شماری و اتلاف انرژی جنبشی با فرکانس پایین را در یک جریان کانال باد محور مجبور کرد. J. Phys. Oceanogr. 46 (1) ، 79 - 93 . CrossrefGoogle Scholar

Thomas ، L. N. 2012 در مورد اثرات کرنش جبهه بر بی ثباتی متقارن و امواج گرانشی اینرسی. J. Fluid Mech. 711 ، 620 - 640 . CrossrefGoogle Scholar

Vaeste ، J. 2013 تعادل و تولید موج خود به خود در جریان های ژئوفیزیکی. Auمچوی سیال. 45 ، 147 - 172 . CrossrefGoogle Scholar

Wagner ، G. L. & Young ، W. R. 2015 گرداب بالقوه موجود و جریان شبه ژئوستروفیک به طور متوسط موج. J. Fluid Mech. 785 ، 401 - 424 . CrossrefGoogle Scholar

Wagner ، G. L. & Young ، W. R. 2016 یک مدل سه جزء برای تکامل همراه امواج نزدیک به اینت ، جریان شبه ژئوستروفیک و هارمونیک دوم نزدیک اینرسی. J. Fluid Mech. 802 ، 806 - 837 . CrossRefGoogle Scholar

Xie ، J.-H.& Vaeste ، J. 2015 یک مدل عمومی-lagrangian-متوسط از تعامل بین امواج نزدیک به اینرسی و میانگین جریان. J. Fluid Mech. 774 ، 143 - 169 . CrossrefGoogle Scholar

Young ، W. R. & Ben Jelloul ، M. 1997 انتشار نوسانات نزدیک به اینت از طریق یک جریان ژئواستروفیک. J. مارس Res. 55 (4) ، 735 - 766 . CrossRefGoogle Scholar

Young , W. R. , Rhines , P. B. & Garrett , C. J. R. 1982 Shear-flow dispersion, inteal waves and horizontal mixing in the ocean . J. Phys. Oceanogr. 12 ( 6 ), 515 527 .2.0.CO;2>CrossRefGoogle Scholar