Izvorni znanstveni članak

Turbulentne strukture većih dimenzija u Ekmanovom graničnom sloju

Igor Esau ; Nansen Environmental and Remote Sensing Centre, G. C. Rieber Climate Institute, Bergen, Norway

Sažetak

Ekmanov granični sloj (EGS) je nestratificirani turbulentni sloj u rotirajućem fluidu. EGS se učestalo opaža i u atmosferi i u oceanu. Sastoji se od dva podsloja: od površinskog,u kojem dominira dobro razvijena turbulencija male skale, i središnjeg, u kojem dominira samoorganizirana turbulencija veće skale. Ova studija prikazuje samoorganiziranuturbulenciju veće skale u EGS-u, koja je simulirana modelom velikihx vrtloga (LES)nazvanim LESNIC. Kako bi se odredio statistički značajan broj najvećih samoorganiziranih vrtloga, simulacije su rađene na velikoj domeni (144 km u smjeru okomitom na strujanje, što približno odgovara pedeseterostrukoj debljini EGS-a). Analiza je pokazala dazemljopisna širina LES domene i, neočekivano, smjer forsirajućeg geostrofičkog vjetra kontroliraju samoorganiziranost, skale turbulencije, razvoj i kvazistacionarno stanjeusrednjenih vertikalnih profila u EGS-u. LES rezultati su pokazali destabilizaciju EGSturbulencije i njene srednje strukture s horizontalnom komponentom Coriolisove sile.Vizualizacija EGS-a je otkrila postojanja skoro pravilnih turbulentnih struktura velikeskale, koje su se u slučaju promjene geostrofičkog vjetra od istočnog u zapadni, sastojaleod vrloga sa suprotnom rotacijom. Odgovarajuće strukture nisu bile prisutne u EGS-uukoliko je vjetar mijenjan u suprotnom smjeru (od zapada prema istoku). Ovi rezultati ukonačnici rješavaju dugo prisutnu polemiku između Leibovich-Leleovog i Lilly-Brownovogmehanizma nestabilnosti, koji djeluju u EGS-u. LES simulacije pokazuju da Lilly-Brownovmehanizam, koji uključuje vertikalnu komponentu Coriolisove sile, vrijedi u polarnomEGS-u, gdje je njegov utjecaj ipak malen. Leibovich-Leleov mehanizam, koji uključujehorizontalnu komponentu Coriolisove sile, djeluje na nižim zemljopisnim širinama, gdjeu potpunosti mijenja turbulentnu strukturu EGS.

Ključne riječi

atmosferski granični sloj; simulacije velikih vrtloga; Ekmanov granični sloj; samoorganizirana turbulencija

Hrčak ID:

84993

URI

https://hrcak.srce.hr/84993

Datum izdavanja:

30.6.2012.

Podaci na drugim jezicima: engleski

Posjeta: 1.060 *