Diffusion of inertia-gravity waves by geostrophic turbulence
Diffusion of inertia-gravity waves by geostrophic turbulence
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地转湍流引起的惯性重力波的扩散
DOI：
10.1017/jfm.2019.300
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发表时间：
2019
影响因子：
3.7
通讯作者：
Kafiabad H
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Kafiabad H
快速旋转的强分层流体中的大规模地转湍流对惯性重力波的散射导致波能在波数空间中的恒定频率锥体上扩散。我们推导了相应的扩散方程，并将其扩散率与湍流的波特性和能谱联系起来。我们在具有水平各向同性波场和流场的初始值和强制场景中对照三维 Boussinesq 方程的数值模拟来检查该方程的预测。在受迫情况下，波数扩散产生的波能谱与观测到的大气和海洋光谱中尚未解释的特征一致。
The scattering of inertia-gravity waves by large-scale geostrophic turbulence in a rapidly rotating, strongly stratified fluid leads to the diffusion of wave energy on the constant-frequency cone in wavenumber space. We derive the corresponding diffusion equation and relate its diffusivity to the wave characteristics and the energy spectrum of the turbulent flow. We check the predictions of this equation against numerical simulations of the three-dimensional Boussinesq equations in initial-value and forced scenarios with horizontally isotropic wave and flow fields. In the forced case, wavenumber diffusion results in a wave energy spectrum consistent with as-yet-unexplained features of observed atmospheric and oceanic spectra.
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