Initial investigations of precipitating quasi-geostrophic turbulence with phase changes
Initial investigations of precipitating quasi-geostrophic turbulence with phase changes
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相变准地转湍流的初步研究
DOI：
10.1007/s40687-020-00242-3
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发表时间：
2021
影响因子：
1.2
通讯作者：
Stechmann, Samuel N.
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hu, Rentian;Edwards, Thomas K.;Smith, Leslie M.;Stechmann, Samuel N.
渐近模型为了解大气及其动态提供了宝贵的见解。然而，准地转 (QG) 方程等经典渐近模型的一个缺点是它们描述的是“干燥”大气，并且没有考虑水蒸气、云和降雨。最近，从包括不同相（蒸气、液体等）之间水的变化的大气方程出发，在渐近极限下导出了沉淀 QG（PQG）方程。 PQG 方程包括由于相位变化而产生的 Heaviside 非线性，这可能对 QG 湍流产生重大影响。在这里，提出了 PQG 方程的简单数值方法，考虑了赫维赛非线性，并进行了一组初始数值实验来探讨 PQG 湍流的行为。两个垂直水平设置用于理想的垂直结构，如经典的菲利普斯模型。由于相变和降雨，中纬度急流变率表现出多种行为，包括急流纬度向极地传播。模拟表明，在一个可能适合数学分析的简化模型中，由于相变而在 QG 湍流中出现了一系列新现象。
Asymptotic models have provided valuable insight into the atmosphere and its dynamics. Nevertheless, one shortcoming of the classic asymptotic models, such as the quasi-geostrophic (QG) equations, is that they describe a “dry” atmosphere and do not account for water vapor, clouds, and rainfall. Recently, precipitating QG (PQG) equations were derived in an asymptotic limit, starting from atmospheric equations that include changes of water between different phases (vapor, liquid, etc.). The PQG equations include Heaviside nonlinearities due to phase changes, which can potentially have a significant influence on QG turbulence. Here, simple numerical methods are presented for the PQG equations, accounting for the Heaviside nonlinearities, and an initial set of numerical experiments is conducted to probe the behavior of PQG turbulence. A two-vertical-level setup is used for an idealized vertical structure, as in the classic Phillips model. Due to phase changes and rainfall, the mid-latitude jet variability displays a variety of behaviors, including poleward propagation of the latitude of the jet. The simulations suggest a new set of phenomena that arise in QG turbulence due to phase changes, in a simplified model that is potentially amenable to mathematical analysis.
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DOI：
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发表时间：
2009
期刊：
影响因子：
--
作者：
Alexandre Dutrifoy;S. Schochet;A. Majda
通讯作者：
A. Majda
影响因子：
3.4
作者：
R. Klein;A. Majda
通讯作者：
R. Klein;A. Majda
DOI：
--
发表时间：
2003
影响因子：
11.1
作者：
R. Abramov;A. Majda
通讯作者：
A. Majda
南极绕极流准地转模型中的随机超参数化
影响因子：
3.2
作者：
I. Grooms;A. Majda;K. Shafer Smith
通讯作者：
K. Shafer Smith
赤道长波动力学：快速变系数的奇异极限
DOI：
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发表时间：
2006
期刊：
影响因子：
--
作者：
Alexandre Dutrifoy;A. Majda
通讯作者：
A. Majda