Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Sóng Rossby trên Dòng Chảy Không Phân Zonal: Ổn Định Cấu Trúc của Ảnh Hưởng Tầng Quan Trọng
Tóm tắt
Vấn đề truyền sóng Rossby tuyến tính trong dòng chảy không đồng nhất theo phương ngang và không zonal được nghiên cứu. Giải pháp rõ ràng trong xấp xỉ quang hình học (WKBJ) được tìm thấy là giống hệt với giải pháp cho bài toán Cauchy chính xác trong trường hợp có độ xén vận tốc ngang không đổi. Ảnh hưởng của biến dạng sóng ngắn của sóng Rossby gần tầng quan trọng được chi tiết hóa cho hướng tùy ý của dòng chảy không zonal. Trong trường hợp tổng quát, sự biến dạng này có thể xảy ra theo hai cách: (1) như một sự bám dính, tính tiếp cận đơn điệu của các gói sóng hướng tới tầng quan trọng trong một khoảng thời gian vô hạn. Dấu hiệu của tần số nội tại của gói luôn giữ nguyên trong suốt thời gian; (2) như một sự bám dính với sự vượt qua khi gói sóng, trước tiên, vượt qua tầng quan trọng của nó tại số sóng hữu hạn. Sóng thay đổi dấu của tần số nội tại khi vượt qua tầng quan trọng và sau đó giữ dấu khi bám dính vào tầng này theo cách tiệm cận tương tự như kịch bản trước đó. Chế độ sau không tồn tại cho các dòng zonal, điều này làm biến dạng động học sóng ngắn của sóng Rossby trong trường hợp đặc biệt này. Ngược lại, độ dị thường của mối quan hệ phân tán cho phép cả tần số dương và âm trong dòng chảy không zonal. Điều này cho phép sử dụng hiệu quả khái niệm sóng năng lượng âm cho phân tích sự ổn định của các dòng chảy quy mô lớn.
Từ khóa
#sóng Rossby #dòng chảy không zonal #ổn định cấu trúc #tầng quan trọng #tần số nội tạiTài liệu tham khảo
Annenkov, S. Y., & Shrira, V. I. (1992). On zonal waveguides for Rossby waves in the World Ocean. Okeanologiya, 32(1), 5–12.
Badulin, S. I., & Shrira, V. I. (1985). The trapping of internal waves by horizontally inhomogeneous currents of arbitrary geometry. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 21(9), 982–992.
Badulin, S. I., & Shrira, V. I. (1993). On the irreversibility of internal wave dynamics owing to trapping by large-scale flow nonuniformity. Journal of Fluid Mechanics, 251, 21–53.
Badulin, S. I., Shrira, V. I., & Tsimring, L. S. (1985). The trapping and vertical focusing of internal waves in a pycnocline due to horizontal inhomogeneities of density and currents. Journal of Fluid Mechanics, 158, 199–218.
Badulin, S. I., Tsiring, L. S., & Shrira, V. I. (1983). On the trapping and vertical focusing of internal waves in a pycnocline due to horizontal inhomogeneities of stratification and current. Soviet Physics Doklady, 273, 459–463.
Badulin, S. I., Vasilenko, V. M., & Golenko, N. N. (1990). Transformation of internal waves in the equatorial Lomonosov current. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 26(2), 110–117.
Basovich, A. Y., & Talanov, V. I. (1977). Transformation of short surface waves on inhomogeneous currents. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 13, 706–733.
Duba, C. T., Doyle, T. B., & McKenzie, J. F. (2014). Rossby wave patterns in zonal and meridional winds. Geophysical & Astrophysical Fluid Dynamics, 108(3), 237–257. https://doi.org/10.1080/03091929.2013.867604.
Erokhin, N. S., & Sagdeev, R. Z. (1985a). To the theory of anomalous focusing of internal waves in a two-dimensional non-uniform fluid. Part I: A stationary problem. Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal (in Russian), 2, 15–27.
Erokhin, N. S., & Sagdeev, R. Z. (1985b). To the theory of anomalous focusing of internal waves in a two-dimensional non-uniform fluid. Part II: Precise solution of two-dimensional problem with regard for viscosity and non-stationarity. Morskoy Gidrofizicheskiy Zhurnal (in Russian), 4, 3–10.
Fabricant, A. (1987). Superreflection of waves in hydrodynamic flows. Radiophysics and Quantum Electronics, 30(2), 213–224. https://doi.org/10.1007/BF01034493.
Gnevyshev, V. G., & Badulin, S. I. (2017). On the asymptotics of multidimensional linear wave packets: Reference solutions. Moscow University Physics Bulletin, 72(4), 415–423.
Gnevyshev, V. G., Frolova, A. V., Kubryakov, A. A., Sobko, Y. V., & Belonenko, T. V. (2019). Interaction of Rossby waves with a jet stream: Basic equations and their verification for the Antarctic Circumpolar Current. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 55(5), 412–422. https://doi.org/10.1134/S0001433819050074.
Gnevyshev, V. G., & Shrira, V. I. (1989a). Dynamics of Rossby wave packets in the vicinity of the zonal critical layer taking into account viscosity. Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Fizika Atmosfery i Okeana, 25(10), 1064–1074.
Gnevyshev, V. G., & Shrira, V. I. (1989b). Kinematics of Rossby waves on non-uniform meridional current. Okeanologiya, 29(4), 543–548.
Gnevyshev, V. G., & Shrira, V. I. (1989c). On the evaluation of barotropic-baroclinic instability parameters of the zonal flows in beta-plane. Doklady Akademii Nauk SSSR, 306(2), 305–309.
Gnevyshev, V. G., & Shrira, V. I. (1989d). Transformation of monochromatic Rossby waves in the critical layer of the zonal current. Izvestiya Akademii Nauk SSSR, Fizika Atmosfery i Okeana, 25(8), 852–862.
Gnevyshev, V. G., & Shrira, V. I. (1990). On the evaluation of barotropic–baroclinic instability parameters of zonal flows on a beta-plane. Journal of Fluid Mechanics, 221, 161–181. https://doi.org/10.1017/S0022112090003524.
Kelvin, L. (1906). Deep sea ship waves. Proceedings of the Royal Society of Edinburgh, 25(2), 1060–1084. https://doi.org/10.1017/S0370164600016771.
Killworth, P. D., & Blundell, J. R. (2004). The dispersion relation for planetary waves in the presence of mean flow and topography. Part I: Analytical theory and one-dimensional examples. Journal of Physical Oceanography, 34, 2692–2711.
Killworth, P. D., & Blundell, J. R. (2005). The dispersion relation for planetary waves in the presence of mean flow and topography. Part II: Two-dimensional examples and global results. Journal of Physical Oceanography, 35, 2110–2133.
Killworth, P. D., & Blundell, J. R. (2007). Planetary wave response to surface forcing and instability in the presence of mean flow and topography. Journal of Physical Oceanography, 35, 1297–1320.
Killworth, P. D., & McIntyre, M. E. (1985). Do Rossby-wave critical layers absorb, reflect, or over-reflect? Journal of Fluid Mechanics, 161, 449–492. https://doi.org/10.1017/S0022112085003019.
LeBlond, P., & Mysak, L. (1978). Waves in the Ocean. Elsevier oceanography series. Amsterdam: Elsevier Scientific Publishing Company. https://books.google.ru/books?id=802guAAACAAJ. Accessed 16 June 2020.
Lifshitz, E. M., & Pitaevskii, L. P. (1987). Fluid mechanics, course of theoretical physics (2nd ed., Vol. 6). Amsterdam: Pergamon, Elsevier Ltd. https://doi.org/10.1016/C2013-0-03799-1.
Maslov, V. P. (1988). Asymptotic methods and perturbation theory. Moscow: Nauka.
Pedlosky, J. (1987). Geophysical fluid dynamics (2nd ed.). New York: Springer. https://doi.org/10.1007/978-1-4612-4650-3.
Sabinin, K. D., & Serebryany, A. N. (2007). “Hot Spots” in the field of internal waves in the ocean. Acoustical Physics, 53(3), 357–380.
Shrira, V. I., & Townsend, W. A. (2010). Inertia-gravity waves beyond the inertial latitude. Part 1. Inviscid singular focusing. Journal of Fluid Mechanics, 664, 478–509. https://doi.org/10.1017/S0022112010003812.
Stepanyants, Y. A., & Fabrikant, A. L. (1989). Propagation of waves in hydrodynamic shear flows. Soviet Physics Uspekhi, 32, 783–805. https://doi.org/10.1070/PU1989v032n09ABEH002757.
Voronovich, A. G. (1976). Propagation of internal and surface gravity waves in the approximation of geometrical optics. Izvestiya, Atmospheric and Oceanic Physics, 12, 519–523. https://doi.org/10.1134/S0001433813020102.
Yamagata, T. (1976a). On the propagation of Rossby waves in a weak shear flow. Journal of the Meteorological Society of Japan, 54(2), 126–127.
Yamagata, T. (1976b). On trajectories of Rossby wave-packets released in a lateral shear flow. Journal of the Oceanographic Society of Japan, 32, 162–168.