Ageostrophic corrections for power spectra and wave–vortex decomposition
Ageostrophic corrections for power spectra and wave–vortex decomposition
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功率谱和波涡分解的地转校正
DOI：
10.1017/jfm.2019.815
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发表时间：
2020
影响因子：
3.7
通讯作者：
Bühler, Oliver
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Wang, Han;Bühler, Oliver
我们提出了一种方法，将弱非线性非地转校正到以前开发的波涡分解算法获得的一维数据沿着水平飞行，船舶或遥感轨道在大气或海洋。一个新的统计欧米茄方程推导出的准地转流函数的功率谱的非地转校正的功率谱之间的联系。这一步假定准地转流函数的傅立叶分量相互独立。然后在水平各向同性和单一垂直波数尺度占优的附加假设下，利用该方程从一维航迹资料中估计非地转改正。设计了一种鲁棒和精确的数值方法，成功地测试了对合成数据，然后应用于大气飞行轨迹数据对流层顶附近。探讨了非地转订正下线性波涡分解方法的稳健性。初步研究结果表明，平流层下部的飞行轨迹是非常强大的，而对流层上部的显示出一定的敏感性的校正。
We present a method to incorporate weakly nonlinear ageostrophic corrections into a previously developed wave–vortex decomposition algorithm for one-dimensional data obtained along horizontal flight, ship or remote-sensing tracks in the atmosphere or ocean. A new statistical omega equation is derived that links the power spectra of a quasi-geostrophic stream function to the power spectra of the ageostrophic correction. This step assumes mutually independent Fourier components for the quasi-geostrophic stream function. Then this equation is used to estimate the ageostrophic correction from one-dimensional track data under the additional assumptions of horizontal isotropy and the dominance of a single vertical wavenumber scale. A robust and accurate numerical method is designed, tested successfully against synthetic data and then applied to atmospheric flight track data near the tropopause. This probes the robustness of the previous linear wave–vortex decomposition method under the ageostrophic corrections. Preliminary findings indicate that the lower stratospheric flight tracks are very robust whilst the upper tropospheric ones showed some sensitivity to the correction.
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