Отправить статью по E-mail Регулярные и хаотические колебания в геострофическом потоке с вертикальным сдвигом
- Авторы: Калашник М.В.1,2,3, Чхетиани О.Г.1
-
Учреждения:
- Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
- Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН
- ФГБУ “НПО “Тайфун”
- Выпуск: Том 59, № 5 (2023)
- Страницы: 560-568
- Раздел: Статьи
- URL: https://journals.rcsi.science/0002-3515/article/view/140362
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0002351523050061
- EDN: https://elibrary.ru/VHHDHW
- ID: 140362
Цитировать
Открытый доступ
Доступ предоставлен
Только для подписчиков
Аннотация
В рамках двухуровенной квазигеострофической модели исследована устойчивость течения с постоянным вертикальным сдвигом. Получены аналитические выражения для инкремента нарастания возмущений в линейной теории устойчивости. Для описания нелинейной динамики возмущений использован метод Галеркина с тремя базисными фурье гармониками. Для амплитуд фурье гармоник сформулирована нелинейная система мм обыкновенных дифференциальных уравнений. Показано, что в отсутствие придонного трения все решения системы описывают периодический режим нелинейных колебаний или васцилляций. Ситуация принципиально меняется в модели с придонным трением. В этом случае для широкой области значений параметров решения системы демонстрируют сложное хаотическое поведение. Таким образом, возникает хаос или турбулентность для крупномасштабных движений.
Об авторах
М. В. Калашник
Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН; Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН; ФГБУ “НПО “Тайфун”
Автор, ответственный за переписку.
Email: kalashnik-obn@mail.ru
Россия, 109017, Москва, Пыжевский пер., 3; Россия, 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, 10; Россия, 249038, Калужская обл., Обнинск, ул. Победы, 4
О. Г. Чхетиани
Институт физики атмосферы им. А.М. Обухова РАН
Email: kalashnik-obn@mail.ru
Россия, 109017, Москва, Пыжевский пер., 3
Список литературы
- Калашник М.B., Курганский М.В., Чхетиани О.Г. Бароклинная неустойчивость в геофизической гидродинамике // Успехи физических наук. 2022. Т. 192. № 10. С. 1110–1144.
- Кузнецов А.П., Кузнецов С.П., Рыскин Н.М. Нелинейные колебания. М.: Физматлит, 2002. 292 с.
- Hide R. Some experiments on thermal convection in a rotating liquid. Quart. J. Royal Met. Soc. 1953. V. 79(339). P. 161–161.
- Hide R. An experimental study of thermal convection in a rotating liquid. Phil.Trans. Royal Soc. A. 1958. V. 250(983). P. 441–478.
- Hide R., Fowlis W.W. Thermal convection in a rotating annulus of liquid: effect of viscosity on the transition between axisymmetric and non-axisymmetric flow regimes. J. Atmos. Sci. 1965. V. 22(5). P. 541–558.
- Hide R., Mason P.J. Sloping convection in a rotating fluid // Advances in Physics. 1975. V. 24(1). P. 47–100.
- Kalashnik M.V., Chkhetiani O.G., Kurgansky M.V. Discrete SQG models with two boundaries and baroclinic instability of jet flows // Phys. Fluids. 2021. V. 33. P. 076608.
- Klein P., Pedlosky J. A numerical study of baroclinic instability at large supereriticality // J. Atmos. Sci. 1986. V. 43. № 12. P. 1243–1262.
- Klein P., Pedlosky J. The role of dissipation mechanisms in the nonlinear dynamics of unstable baroclinic waves // J. Atmos. Sci. 1992. V. 49. № 1. P. 29–48.
- Lorenz E.N. Deterministic nonperiodic flow // J. Atmos. Sci. 1963. V. 20(3). P. 130–141.
- Oh S.P., Pedlosky J., Samelson R. Linear and finite-amplitude localized baroclinic instability // J. Atmos. Sci. 1993. V. 50. № 16. P. 2772–2784.
- Pedlosky J. Finite-amplitude baroclinic waves with small dissipation // J. Atmos. Sci. 1971. V. 28. № 4. P. 587–597.
- Pedlosky J., Frenzen C. Chaotic and periodic behavior of finite-amplitude baroclinic waves// J. Atmos. Sci. 1980. V. 37. № 6. P. 1177–1196.
- Pedlosky J. Geophysical Fluid Dynamics. Berlin/New York: Springer-Verlag, 1987. 710 p.
- Pedlosky J. Baroclinic instability localized by dissipation // J. Atmos. Sci. 1992. V. 49. № 13. P. 1161–1170.
- Pedlosky J. The effect of beta on the downstream development of unstable, chaotic baroclinic waves // J. Phys. Oceanogr. 2019. V. 49. № 9. P. 2337–2343.
- Phillips N.A. Energy transformation and meridional circulations associated with simple baroclinic waves in a two-level, quasi-geostrophic model // Tellus. 1954. V. 6. P. 273–283.
Дополнительные файлы
