Диффузионно-ротационная параметризация вихревых потоков потенциального вихря: баротропное течение в зональном канале

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

Обсуждается проблема параметризации вихревого потока потенциального вихря. Традиционная диффузионная параметризация дополняется включением ротационного компонента. Для анализа новой схемы используется квазигеострофическая модель динамики баротропного течения в зональном канале с неплоским дном. Находится аналитическое решение задачи и обсуждается влияние топографии на возмущения потока. Показано, что уравнение для вихревой потенциальной энстрофии, позволяет связать диффузионные и "ротационные" коэффициенты.

Об авторах

В. О. Ивченко

Национальный Океанографический Центр

Автор, ответственный за переписку.
Email: zalesny@inm.ras.ru
Великобритания, Саутгемптон

В. Б. Залесный

Институт вычислительной математики РАН им. Г.И. Марчука

Email: zalesny@inm.ras.ru
Россия, 199333, г. Москва, ул. Губкина, 8

Список литературы

  1. Каменкович В.М., Кошляков М.Н., Монин А.С. Синоптические вихри в океане. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 264 с.
  2. Ivchenko V.O., Danilov S., Olbers D. Eddies in numerical models of the Southern Ocean // In: Ocean modeling in an eddying regime / Eds. M. Hecht and H. Hasumi. AGU. 2008. P. 177–198.
  3. Залесный В.Б., Гусев А.В., Агошков В.И. Моделирование циркуляции Черного моря с высоким разрешением прибрежной зоны // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2016. Т. 52. № 3. С. 316–333.
  4. Зацепин А.Г., Кондрашов А.А., Корж А.О. и др. Субмезомасштабные вихри на кавказском шельфе Черного моря и порождающие их механизмы // Океанология. 2011. Т. 51. № 4. С. 592–605.
  5. Дианский Н.А., Залесный В.Б., Мошонкин С.Н., Русаков А.С. Моделирование мусонной циркуляции Индийского океана с высоким пространственным разрешением // Океанология. 2006. Т. 46. № 4. С. 421–442.
  6. Мошонкин С.Н., Тамсалу Р., Залесный В.Б. Моделирование морской динамики и турбулентных зон на вложенных сетках с высоким пространственным разрешением // Океанология. 2007. Т. 47. № 2. С. 805–815.
  7. McWilliams J.C., Holland W.R., Chow J.S. A description of numerical Antarctic Circumpolar Currents // Dyn. Atmos. Oceans. 1978. V. 2. P. 213–291.
  8. Green J.S. A. Transfer properties of the large-scale eddies and the general circulation of the atmosphere // Quart. J. R. Meteorol. Soc. 1970. V. 96. № 4. P. 157–185.
  9. Welander P. Lateral friction in the ocean as an effect of potential vorticity mixing // Geophys. Fluid Dyn. 1973. V. 5. № 2. P. 173–189.
  10. Marshall J.C. On the parameterization of geostrophic eddies in the ocean // J. Phys. Oceanogr. 1981. V. 11. № 2. P. 257–271.
  11. Eden C. Parameterising meso-scale eddy momentum fluxes based on potential vorticity mixing and a gauge term // Ocean Modelling. 2010. V. 32. № 1–2. P. 58–71.
  12. Eden C., Greatbatch R.J. Towards a mesoscale eddy closure // Ocean Modelling. 2008. V. 20. № 3. P. 223–239.
  13. Ивченко В.О. Параметризация вихревых потоков квазигеострофической потенциальной завихренности в зональных потоках // ДАН СССР. 1984. Т. 277. № 4. С. 972–976.
  14. Ивченко В.О. Вихревые переносы в зонально- осредненных течениях и их параметризация // Гурецкий В.В., Данилов А.И., Ивченко В.О., Клепиков А.В. Моделирование циркуляции Южного океана / Ред. В.О. Ивченко. Л.: Гидрометеоиздат, 1987. 200 с.
  15. Ивченко В.О. Влияние топографии дна на коэффициент вихревого переноса // Изв. АН СССР. Физика атмосферы и океана. 1987. Т. 23. № 2. С. 200–208.
  16. Ivchenko V.O., Richards K.J., Sinha B., Wolff J-O. Parameterization of mesoscale eddy fluxes in zonal ocean flows // J. Mar. Res. 1997. V. 55. № 6. P. 1127–1162.
  17. Ivchenko V.O., Sinha B., Zalesny V.B., Marsh R., Bla ker A.T. Influence of bottom topography on integral constraints in zonal flows with parameterized potential vorticity fluxes // J. Phys. Oceanogr. 2013. V. 43. № 2. P. 311–323.
  18. Ivchenko V.O., Danilov S., Sinha B., Schroeter J. Integral constraints for momentum and energy in zonal flows with parameterized potential vorticity fluxes: governing parameters // J. Phys. Oceanogr. 2014. V. 44. № 3. P. 922–943.
  19. Ivchenko V.O., Danilov S., Shroeter J. Comparison of the effect of parameterized eddy fluxes of thickness and potential vorticity // J. Phys. Oceanogr. 2014. V. 44. № 9. P. 2470–2484.
  20. Marshall D.P., Adcroft A.J. Parameterization of ocean eddies: Potential vorticity mixing, energetics and Arnold’s first stability theorem // Ocean Modelling. 2010. V. 32. № 2–3. P. 188–204.
  21. Marshall D.P., Maddison J.R., Berloff P.S. A framework for parameterizing eddy potential vorticity fluxes // J. Phys. Oceanogr. 2012. V. 42. № 4. P. 539–557.
  22. Olbers D. On the role of eddy mixing in the transport of zonal ocean currents. In: Marine turbulence. Theories, Observations, and Models. Eds. H. Baumert, J. Simpson, J. Suendermann. Cambridge Univ. Press, 2005. 630 p.
  23. Ringler T., Gent P. An eddy closure for potential vorticity // Ocean Modelling. 2011. V. 39. № 1–2. P. 125–134.
  24. Treguier A.M., Held I.M., Larichev V.D. Parameterization of quasigeostrophic eddies in primitive equation ocean models // J. Phys. Oceanogr. 1997. V. 27. № 4. P. 567–580.
  25. Wardle R., Marshall J. Representation of eddies in primitive equation models by a PV fluxes // J. Phys. Oceanogr. 2000. V. 30. № 10. P. 2481–2503.
  26. Gent P.R., McWilliams J. C. Isopycnal mixing in ocean circulation models // J. Phys. Oceanogr. 1990. V. 20. № 1. P. 150–155.
  27. Harrison D.E. On the diffusion parameterization of mesoscale eddy effects from a numerical ocean expe riment // J. Phys. Oceanogr. 1978. V. 8. № 9. P. 913–918.
  28. Killworth P.D. On the parameterization of eddy transfer. Part 1. Theory // J. Marine Res. 1997. V. 55. № 6. P. 1171–1197.
  29. Fox-Kemper B., Ferrari R., Pedlosky J. On the indeterminacy of rotational and divergent eddy fluxes // J. Phys. Oceanogr. 2003. V. 33. № 2. P. 478–483.
  30. Ivchenko V.O., Zalesny V.B., Sinha B. Is the coefficient of eddy potential vorticity diffusion positive? Part 1: barotropic zonal channel // J. Phys. Oceanogr. 2018. V. 48. № 6. P. 1589–1607.
  31. Sinha B. The inuence of mesoscale eddies and topography on Southern Ocean Flow // Ph. D. Thesis, Southampton University, 1993. 197 pp.
  32. Charney J.G., Shukla J., Mo K.C. Comparison of a barotropic blocking theory with observation // J. Atmos. Sci. 1981. V. 38. № 4. P. 762–779.
  33. Munk W.H., Palmen E. Note on the dynamics of the Antarctic Circumpolar Current // Tellus. 1951. V. 3. № 1. P. 53–55.
  34. Ivchenko V.O., Richards K.J., Stevens D.P. The dynamics of the Antarctic Circumpolar Current // J. Phys. Oceanogr. 1996. V. 26. № 5. P. 753–774.
  35. Stevens D.P., Ivchenko V.O. The zonal momentum balance in an eddy-resolving general-circulation model of the Southern Ocean // Quart. J. Roy. Meteorol. Soc. 1997. V. 123. P. 929–951.
  36. McWilliams J.C., Chow J.S. Equilibrium geostrophic turbulence. I. A reference solution in a beta plane channel // J. Phys. Oceanogr. 1981. V. 11. № 7. P. 921–949.
  37. Залесный В.Б., Тамсалу Р. Моделирование морской экосистемы высокого пространственного разрешения с помощью гидроэкологической модели FRESCO // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2009. Т. 45. № 1. С. 108–122.
  38. Мошонкин С.Н., Залесный В.Б., Гусев А.В., Тамсалу Р. Моделирование турбулентности в задачах циркуляции океана // Изв. РАН. Физика атмо сферы и океана. 2014. Т. 50. № 1. С. 57–69.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Российская академия наук, 2019

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах