Interaction between mountain waves and shear flow in an inertial layer
Interaction between mountain waves and shear flow in an inertial layer
复制标题
惯性层中山波与剪切流的相互作用
DOI：
10.1017/jfm.2017.39
复制
发表时间：
2017
影响因子：
3.7
通讯作者：
Xie J
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Xie J
山脉产生的惯性重力波（IGWs）通过它们与气流相互作用时施加的平均力影响大气和海洋的动力学。这种相互作用的一个关键是临界水平奇点的存在，或者当考虑行星旋转时，惯性水平奇点，多普勒频移波频率与当地科里奥利频率相匹配。我们研究后者的奇异性的作用，通过研究稳定的波包所产生的多尺度山在旋转的线性剪切流在低Rossby数。使用Wentzel-Kramers-Brillouin（WKB）和鞍点近似的组合，我们提供了一个明确的描述波包的形式，它诱导的平均强迫和平均流响应。我们确定了波传播的两个不同区域：区域I适用于距离主导惯性能级足够远的地方，以便标准射线追踪近似有效;区域II适用于波包结构受惯性能级奇异性控制的薄区域。波-平均流相互作用由Eliassen-Palm（或伪动量）通量的变化决定。这种变化局限于一个薄的惯性层，在那里波包采取了限制形式，发现在制度II。我们求解一个准地转位涡方程强迫的埃利亚森棕榈通量的发散计算波致平均流。我们的研究结果，在无粘性的限制，表明波包达到一个大的，但有限的距离下游的山（具体来说，距离的顺序测量波和信封规模的山），并在一个类似的规模水平延伸。
Mountain-generated inertia–gravity waves (IGWs) affect the dynamics of both the atmosphere and the ocean through the mean force they exert as they interact with the flow. A key to this interaction is the presence of critical-level singularities or, when planetary rotation is taken into account, inertial-level singularities, where the Doppler-shifted wave frequency matches the local Coriolis frequency. We examine the role of the latter singularities by studying the steady wavepacket generated by a multiscale mountain in a rotating linear shear flow at low Rossby number. Using a combination of Wentzel–Kramers–Brillouin (WKB) and saddle-point approximations, we provide an explicit description of the form of the wavepacket, of the mean forcing it induces and of the mean-flow response. We identify two distinguished regimes of wave propagation: Regime I applies far enough from a dominant inertial level for the standard ray-tracing approximation to be valid; Regime II applies to a thin region where the wavepacket structure is controlled by the inertial-level singularities. The wave–mean-flow interaction is governed by the change in Eliassen–Palm (or pseudomomentum) flux. This change is localised in a thin inertial layer where the wavepacket takes a limiting form of that found in Regime II. We solve a quasi-geostrophic potential-vorticity equation forced by the divergence of the Eliassen–Palm flux to compute the wave-induced mean flow. Our results, obtained in an inviscid limit, show that the wavepacket reaches a large-but-finite distance downstream of the mountain (specifically, a distance of order measure the wave and envelope scales of the mountain) and extends horizontally over a similar scale.
登录
查看更多内容
有限厚度对流层顶的准地转动力学
影响因子：
3.1
作者：
Plougonven R
通讯作者：
Plougonven R
DOI：
10.1175/2007jas2561.1
发表时间：
2008-09
期刊：
--
影响因子：
--
作者：
A. Hasha
通讯作者：
A. Hasha
内部重力波在剪切流和旋转流体中的传播
影响因子：
3.7
作者：
W. L. Jones
通讯作者：
W. L. Jones
存在旋转时孤山上反剪切流的线性模型
DOI：
--
发表时间：
2001
期刊：
影响因子：
--
作者：
G. Shutts
通讯作者：
G. Shutts
孤山上定向剪切流驱动的惯性重力波和中性初波列。
DOI：
--
发表时间：
2003
期刊：
影响因子：
--
作者：
G. Shutts
通讯作者：
G. Shutts