توازن و امواج گرانی– لختی در یک مدل کژفشار دولایه‌ای

نویسندگان

1 استاد، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران

2 دانشجوی دکتری هواشناسی، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران

3 دانشیار، گروه فیزیک فضا، موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران، ایران

doi
10.22059/jesphys.2012.29125
چکیده

از جمله مسائل بنیادین در دینامیک جو، اقیانوس و شاره‌های ژئوفیزیکی به طور کل بررسی میزان برقراری "توازن"، وجود و ساختار توازن‌های از مرتبه دلبخواه، شکست توازن و تولید امواج گرانی-لختی در تحول زمانی شارش‌های تاواری (vortical) است. در مدل کژفشار دولایه‌ای روی صفحه f ، با آزمایش عددی و استفاده از تجزیه موج – تاوه، رابطه توازن بهینه یا نزدیک به بهینه در اعداد راسبی کوچک در گستره بین 07/0 تا 79/0 تحقیق می‌شود. در این آزمایش عددی همچنین طیف انرژی روابط توازن با طیف انرژی تلاطم دوبُعدی در ابعاد گوناگون مقایسه می‌شود. افت‌وخیز روی طیف انرژی (حاصل از امواج گرانی– لختی) به برهم‌کنش موج– موج یا موج– تاوه نسبت داده می‌شو‌د. در افت‌وخیز روی طیف انرژی نسبت طول موج تحریک شده به شعاع تغییرشکل راسبی بین نیم تا یک تغییر می‌کند. ارتباط بین طیف انرژی و روند انرژی دردسترس خطی‌شده نامتوازن بررسی می‌شود. در روابط توازن بهینه، یک شکست در آبشار وارونه طیف انرژی در بزرگ‌مقیاس وجود دارد. در آزمایش عددی پیش‌گفته، ارتباط بین بیشینه انرژی امواج گرانی– لختی با بیشینه عدد راسبی در حین تحول زمانی شارش، در رابطه توازنی بهینه در هشت سامانة شارشی بررسی می‌شود. نتایج، یک ارتباط نمایی بین دامنه امواج گرانی– لختی با عدد راسبی را نشان می‌دهد. نتایج حاصل با نظریه‌های دینامیکی موجود حاصل از بسط مجانبی معادلات بسیط کاملاً هم‌خوانی‌ و با تحلیل صورت گرفته بر مبنای نتایج آزمایش دولایه‌ای ویلیامز و همکاران (2008) مغایرت دارد.