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A study on the formation mechanism of zonal flows in two-dimensional turbulence on a rotating sphere through comparison with those on a beta plane

旋转球面上二维湍流层流形成机制与β平面对比研究

基本信息

批准号：
21K03352
负责人：
小布施祈織
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

回転球面上における流れ場の時間発展はロスビー波のダイナミクスで語ることができる。帯状流に対応するロスビー波は球面調和関数Y_n^0と対応が付くものであるが, その中でも特にnが奇数の球面調和関数に対応するものだけが発達し, nが偶数のロスビー波へのエネルギー蓄積は起きないことが知られている。当該研究課題ではこのことを帯状流形成メカニズム解明のための足掛かりであると考え, まず, ロスビー波の非線形相互作用の相互作用係数を計算することにより, nの偶奇による差の発生源について調べた。さらにそこで得た結果を踏まえ, 流れ場データを用いた，非線形相互作用によるエネルギー輸送を詳細に調べた。下記が現在得られている結果である。・支配方程式における非線形項の形そのものだけでは, 帯状ロスビー波の発達に関してnの偶奇による差は生じない。・帯状ロスビー波の発達におけるn の偶奇による差は流れ場全体の状態に大きく依存する。 (おそらく)任意の初期状態からの時間発展において, nが奇数の帯状ロスビー波が発達できる条件を満たした背景流れ場がまず形成され, 維持される。・nが偶数のロスビー波へのエネルギー蓄積は起きないが, これらの波もエネルギー輸送には関与しており, エネルギー輸送の時間積分の結果がゼロになっているだけである。これらは主に背景流の調整にかかわっていると予想される。・周極流を形成する直接的な要因は非局所エネルギー輸送である。・周極流を形成する直接的要因は非線形相互作用は近共鳴相互作用である可能性が高い。

The flow of time on the surface of the spherical surface is the time of the flow of time. The band-shaped flow is the spherical harmonic pass number Y_n^0 and the wave is the wave,その中でも特にnがodd spherical harmonic pass number に対応するものだけが発达し, nがEven number のロスビー波へのエネルギー Accumulation は出きないことが知られている. When the research topic of this research topic is the formation of a wave-shaped flow, it is explained by the explanation of the research topic,ロスビーwave のnon-linear interaction のinteraction coefficient をcalculation することにより, nのeven odd による difference の発生元について Adjustment べた. The result of さらにそこでgets をsteps まえ, the flow れfield データを uses いた, the non-linear interaction によるエネルギーtransport をdetails にtone べた. The following is the result of the result.・The non-linear term of the governing equation is the shape of the shape of the equation, and the shape of the non-linear term is the shape of the equation.・帯成ロスビー波の発达におけるn の odd odd による difference は flow れ The overall state of the field に大きくdepends on する. (おそらく)Any initial state of time and time, nがodd numberの帯-shapedロスビーwaveが発达できるconditionsを満たしたbackground flowれfieldがまずformsされ, maintainsされる.・nがEven number のロスビー波へのエネルギー Accumulation は出きないが, The これらの波もエネルギーtransports the には关 and the しており,エネルギーTransportation time integration resultがゼロになっているだけである.これらは main に background flow adjustment にかかわっていると yu want to される.・The formation of Zhouji flow is directly caused by non-local transportation.・The direct factors for the formation of circumpolar flow are non-linear interaction and near-resonance interaction, which have a high possibility.