Scaling Laws for Regional Stratification at the Top of Earth's Core
Scaling Laws for Regional Stratification at the Top of Earth's Core
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地核顶部区域分层的缩放定律
DOI：
--
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发表时间：
2019
影响因子：
5.2
通讯作者：
C. Davies
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
J. Mound;C. Davies
地震和地磁观测已经被用来争论地球外核顶部的全球分层层。最近，我们使用湍流热对流的数值模型来表明，核幔边界（CMB）热流的横向变化可以在核的顶部产生分层流体的区域透镜，而核的大部分仍然活跃地对流。在这里，我们开发的理论比例定律推断的属性，区域分层透镜模拟地球的核心条件下测量。我们估计，地核中的区域分层透镜的厚度高达几百公里，Brunt-Väisälä频率为小时，与独立的观测限制一致。分层区域的位置、厚度和强度将随着地质时间尺度的变化而变化，以响应地幔对流造成的缓慢演变的CMB热通量不均匀性。
Seismic and geomagnetic observations have been used to argue both for and against a global stratified layer at the top of Earth's outer core. Recently, we used numerical models of turbulent thermal convection to show that imposed lateral variations in core‐mantle boundary (CMB) heat flow can give rise to regional lenses of stratified fluid at the top of the core while the bulk of the core remains actively convecting. Here, we develop theoretical scaling laws to extrapolate the properties of regional stratified lenses measured in simulations to the conditions of Earth's core. We estimate that regional stratified lenses in Earth's core have thicknesses of up to a few hundred kilometres and Brunt‐Väisälä frequencies of hours, consistent with independent observational constraints. The location, thickness, and strength of the stratified regions would change over geological time scales in response to the slowly evolving CMB heat flux heterogeneity imposed by mantle convection.
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