Linear stability analysis for flows over sinusoidal bottom topography
Linear stability analysis for flows over sinusoidal bottom topography
复制标题
正弦底部地形流动的线性稳定性分析
DOI：
10.1017/jfm.2020.1082
复制
发表时间：
2021
影响因子：
3.7
通讯作者：
Davies J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Davies J
本文是一项海洋动力的研究，在两层准地转模式中探讨正弦海底地形对纬向垂直切变流斜压不稳定性的影响。相应的线性稳定性问题的解决，假设傅立叶模式的解决方案，在纬向和纬向方向。在可变的地形特征的存在下，傅立叶模式成为耦合由于在波矢量的相移。本工作中使用的谱离散方法保留了不同傅里叶模式之间的主要关系;因此，可以针对任何周期性地形求解线性稳定性本征问题。此外，这种方法不需要任何额外的假设，如考虑小振幅或大规模的底部不规则性，在一些以前的研究。在这项工作中，本征问题的地形振幅和波数的范围内解决，并讨论其对最不稳定的本征模式的增长率和形状的影响。地形的纬向和纬向变化一般都有抑制斜压不稳定的作用。然而，它被发现，只有地形变化的影响最快的增长率的大小。在这种情况下，不稳定的模式似乎形成两个集群以及分离的纬向波数轴和增长率的最大值发生在两个不同的纬向波数。这些集群的特征上的地形振幅和脊宽度的值进行了审查。最后，双周期数值模拟验证了线性稳定性分析的结果。
This is an ocean motivated study which investigates the impacts of sinusoidal bottom topography on baroclinic instability of zonal vertically sheared flows in the two-layer quasigeostrophic model. The corresponding linear stability problem is solved by assuming Fourier-mode solutions in both the zonal and meridional directions. In the presence of variable topographic features, the Fourier modes become coupled due to phase shifts in the wavevectors. The spectral discretisation method used in this work retains the primary relationship between different Fourier modes; thus, the linear stability eigenproblem can be solved for any periodic topography. Moreover, this method does not need any additional assumptions, such as considering small-amplitude or large-scale bottom irregularities, as in some previous studies. In this work, the eigenproblem is solved for a range of topographic amplitudes and wavenumbers, and their effects on the growth rates and shapes of the most unstable eigenmodes are discussed. In general, both the zonal and meridional variations in topography tend to suppress the baroclinic instability. However, it is found that only meridionally varying topography affects the magnitudes of the fastest growth rates. In this instance, unstable modes appear to form two clusters well separated in the zonal wavenumber axis and growth rate maxima occur at two distinct zonal wavenumbers. Dependencies of the characteristics of these clusters on the values of topography amplitude and ridge width are reviewed. Finally, doubly periodic numerical simulations are used to verify the results from the linear stability analysis.
登录
查看更多内容
稀疏地形上 β 平面上的波
影响因子：
3.7
作者：
E. Benilov
通讯作者：
E. Benilov
倾斜地形上非纬向喷流的形成
影响因子：
3.5
作者：
Boland E
通讯作者：
Boland E
影响因子：
3.5
作者：
A. Thompson;J. Sallée
通讯作者：
A. Thompson;J. Sallée
通过亚尺度地形控制斜压不稳定性
影响因子：
3.7
作者：
T. Radko
通讯作者：
T. Radko
影响因子：
3.5
作者：
A. Thompson;A. N. Garabato
通讯作者：
A. Thompson;A. N. Garabato