Симметричная неустойчивость геострофических течений с конечным поперечным масштабом
https://doi.org/10.7868/S2073667321040018
Аннотация
Проведен сравнительный анализ симметричных неустойчивых возмущений геострофического течения с постоянным вертикальным и горизонтальным сдвигом скорости в безграничной области и области с боковыми границами. Представлены расчеты скорости роста неустойчивых возмущений в зависимости от вертикального волнового числа для различных безразмерных параметров задачи. Отмечается, что в случае симметричной неустойчивости течения с конечным поперечным масштабом с учетом диффузии массы и импульса, которая возникает при условии Ri · (1 + + Ro) < 1 (Ri — геострофическое число Ричардсона, Ro — число Россби), существует конечный вертикальный масштаб максимально растущего возмущения в отличие от случая симметричной неустойчивости в безграничной области, когда максимально растущее возмущение с учетом диффузии массы и импульса реализуются при m → 0 (m — вертикальное волновое число). Показано, что совместный эффект боковых границ и диффузии импульса и массы при Pr ≥ 1 (Pr — число Прандтля) в зависимости от значений безразмерных параметров задачи может существенно влиять на динамику симметричных возмущений, а именно: приводить к сужению спектра неустойчивых возмущений и уменьшению их скорости роста, и даже препятствовать развитию неустойчивости.
Об авторах
Н. П. Кузьмина
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
Н. В. Журбас
Институт океанологии им. П.П. Ширшова РАН
Россия
Россия
117997, Нахимовский пр., д. 36, г. Москва
Список литературы
1. Кузьмина Н.П., Родионов В.Б. О влиянии бароклинности на образование термохалинных интрузий в океанских фронтальных зонах // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1992. Т. 28, № 10–11. С. 1077–1086.
2. May B.D., Kelley D.E. Effect of baroclinicity on double-diffusive interleaving // J. Phys. Oceanogr. 2007. V. 27. P. 1997– 2008.
3. Kuzmina N.P., Zhurbas V.M. Effects of double diffusion and turbulence on interleaving at baroclinic oceanic fronts // J. Phys. Oceanogr. 2000. V. 30. P. 3025–3038.
4. Кузьмина Н.П., Журбас Н.В., Емельянов М.В., Пыжевич М.Л. Применение моделей интерливинга для описания интрузионного расслоения на фронтах глубинной полярной воды Евразийского бассейна (Арктика) // Океанология. 2014. Т. 54. С. 594–604.
5. Кузьмина Н.П. Об одной гипотезе образования крупномасштабных интрузий в Арктическом бассейне // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2016. Т. 9, № 2. С. 15–26.
6. Kuzmina N.P. Generation of large-scale intrusions at baroclinic fronts: an analytical consideration with a reference to the Arctic Ocean // Ocean Sci. 2016. V. 12. P. 1269–1277. doi: 10.5194/OS–12–1269–2016
7. Журбас Н.В. О спектрах собственных значений в модельной задаче описания образования крупномасштабных интрузий в Арктическом бассейне // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 1. С. 40–45. doi: 10.7868/S2073667318010045
8. Eady E.T. Long waves and cyclone waves // Tellus. 1949. V. 1, N3. P. 33–52.
9. Кузьмина Н.П., Скороходов С.Л., Журбас Н.В., Лыжков Д.А. Описание возмущений океанских геострофических течений с линейным вертикальным сдвигом скорости с учетом трения и диффузии плавучести // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55, № 2. С. 73–85. doi: 10.31857/S0002–351555273–85
10. Stern M.E. Lateral mixing of water masses // Deep Sea Res. Part A. 1967. V. 14. P. 747–753.
11. Kuzmina N.P. On the parameterization of interleaving and turbulent mixing using CTD data from the Azores Frontal Zone // J. Mar. Syst. 2000. V. 23. P. 285–302.
12. Журбас В.М., Кузьмина Н.П., Озмидов Р.В., Голенко Н.Н., Пака В.Т. О проявлении процесса субдукции в термохалинных полях вертикальной тонкой структуры и горизонтальной мезоструктуры во фронтальной зоне Азорского течения // Океанология. 1993. Т. 33, № 3. С. 321–326.
13. Журбас В.М., Пака В.Т., Голенко М.Н., Корж А.О. Оценка трансформации распространяющейся на восток соленой воды на Слупском пороге Балтийского моря по данным микроструктурных измерений // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2019. Т. 12, № 2. С. 43–49. doi: 10.7868/S2073667319020060
14. Вяли Г., Журбас В.М., Лаанеметс Я., Липс У. Кластеризация плавающих частиц из-за субмезомасштабной динамики: модельное исследование для Финского залива Балтийского моря // Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2018. Т. 11, № 2. С. 21–35. doi: 10.7868/S2073667318020028
15. Haine T.W., Marshall J. Gravitational, symmetric, and baroclinic instability of the ocean mixed layer // J. Phys. Oceanogr. 1998. V. 28, N4. P. 634–658. doi: 10.1175/1520–0485(1998)028<0634:GSABIO>2.0.CO;2
16. Thomas L.N., Taylor J.R., D’Asaro E.A., Lee C.M., Klymak J.M., Shcherbina A. Symmetric instability, inertial oscillations, and turbulence at the Gulf Stream front // J. Phys. Oceanogr. 2016. V. 46, N1. P. 197–217. doi: 10.1175/JPO-D-15–0008.1
17. Taylor J.R., Ferrari R. On the equilibration of a symmetrically unstable front via a secondary shear instability // J. Fluid Mech. 2009. V. 622. P. 103–113. doi: 10.1017/S0022112008005272
18. Bachman S.D., Fox-Kemper B., Taylor J.R., Thomas L.N. Parameterization of frontal instabilities. I: Theory for Resolved Fronts // Ocean Model. 2017. V. 109. P. 72–95. doi: 10.1016/j.ocemod.2016.12.003
19. McIntyre E. Diffusive destabilization of the baroclinic circular vortex // Geophys. Fluid Dyn. 1970. V. 1. P. 19–57. doi: 10.1080/03091927009365767
20. Stone P.H. On non-geostrophic baroclinic stability // J. Atmos. Sci. 1966. V. 23, N4. P. 390–400.
21. Hoskins B.J. The role of potential vorticity in symmetric stability and instability // Q. J.R. Met. Soc. 1974. V. 100. P. 480–482.
22. Boccaletti G., Ferrari R., Fox-Kemper B. Mixed Layer Instabilities and Restratification // J. Phys. Oceanogr. 2007. V. 37. P. 2228–2250. doi: 10.1175/JPO3101.1
23. Kuzmina N., Rudels B., Stipa T., Zhurbas V. The Structure and Driving Mechanisms of the Baltic Intrusions // J. Phys. Oceanogr. 2005. V. 35, N6. P. 1120–1137. doi: 10.1175/JPO2749.1
24. Ruddick Barry. Intrusive Mixing in a Mediterranean Salt Lens — Intrusion Slopes and Dynamical Mechanisms // J. Phys. Oceanogr. 1992. V. 22. P. 1274–1285. doi: 10.1175/1520–0485(1992)022<1274:IMIAMS>2.0.CO;2
Рецензия
Для цитирования:
Кузьмина Н.П., Журбас Н.В. Симметричная неустойчивость геострофических течений с конечным поперечным масштабом. Фундаментальная и прикладная гидрофизика. 2021;14(4):3-13. https://doi.org/10.7868/S2073667321040018
For citation:
Kuzmina N.P., Zhurbas N.V. Symmetric instability of geostrophic currents with a finite transverse lengthscale. Fundamental and Applied Hydrophysics. 2021;14(4):3-13. https://doi.org/10.7868/S2073667321040018
Просмотров:
159
Послать статью по эл. почте 