The Similarity of Quasi-geostrophic Vortices against the Background of Horizontal Currents with Vertical Shear and General-type Currents with Barotropic and Baroclinic Components
- 作者: Zhmur V.V.1
-
隶属关系:
- Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences
- 期: 卷 64, 编号 3 (2024)
- 页面: 385-395
- 栏目: Физика моря
- URL: https://journals.rcsi.science/0030-1574/article/view/272752
- DOI: https://doi.org/10.31857/S0030157424030019
- EDN: https://elibrary.ru/QCOLIQ
- ID: 272752
如何引用文章
详细
This article is a continuation and generalization of the work “On the similarity of quasi-geostrophic vortices against the background of large-scale barotropic currents” [6] (Oceanology, Zhmur, 2024, in print). In continuation of the above work, a similar formulation is considered, but for other types of background currents. In the quasi-geostrophic description for small Rossby numbers, the problem of the evolution of an arbitrary–shaped liquid volume with homogeneous potential vorticity of all vortex core particles in an equidistant background flow – horizontal flow with vertical shear and equidistant flow with barotrotropic and baroclinic components is presented. Ultimately, the problem boils down to an integro-differential equation for the evolution of the vortex core boundary. The study of this equation in dimensionless form allows us to find a set of dimensionless parameters that determine the similarity condition of the vortices under study.
全文:

作者简介
V. Zhmur
Shirshov Institute of Oceanology of the Russian Academy of Sciences
编辑信件的主要联系方式.
Email: zhmur-vladimir@mail.ru
俄罗斯联邦, Moscow
参考
- Баренблатт Г.И. Подобие, автомодельность, промежуточная асимптотика. Теория и приложения к геофизической гидродинамике. Л.: Гидрометеоиздат, 1982. 256 с.
- Голицын Г.С. Статистика и динамика природных процессов и явлений: Методы, инструментарий, результаты. М.: Из-во “Красанд”, 2012. 400 с.
- Елкин Д.Н., Зацепин А.Г. Лабораторное исследование механизма периодического вихреобразования за мысами в прибрежной зоне моря // Океанология. 2013. Т. 53. № 2. C. 259–268.
- Елкин Д.Н. Зацепин А.Г. Лабораторное исследование механизма сдвиговой неустойчивости морского вдольберегового течения // Океанология. 2014. Т. 54. № 5. С. 614–621.
- Жмур В.В. Мезомасштабные вихри в океане. М.: ГЕОС, 2011. 290 с.
- Жмур В.В. О подобии квазигеострофических вихрей на фоне крупномасштабных баротропных течений // Океанология. 2024 (в печати).
- Жмур В.В., Арутюнян Д.А. Перераспределение энергии при горизонтальном вытягивании океанских вихрей баротропными течениями // Океанология. 2023. Т. 63. № 1. С. 3–19. https://doi.org/10.31857/S0030157423010185.
- Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В. и др. Эволюции мезомасштабных вихрей океана в неоднородных баротропных течениях // Известия РАН. ФАО. 2023 (в печати).
- Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.П. Прямой и обратный каскад энергии при вытягивании вихрей в океане // Доклады Российской академии наук. Науки о Земле. 2023. Т. 508. № 2. С. 270–274. https://doi.org/10.31857/S2686739722602113 / Zhmur V.V., Belonenko T.V., Novoselova E.V., Suetin B.P. Direct and Inverse Energy Cascades in the Ocean during Vortex Elongation // Doklady Earth Sciences. 2023. V. 508. № 2. P. 233–236. https://doi.org/10.1134/S1028334X22601675
- Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.П. Условия трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2023. Т. 63. № 2. С. 200–210. https://doi.org/10.31857/S0030157423020144
- Жмур В.В., Белоненко Т.В., Новоселова Е.В., Суетин Б.П. Приложение к реальному океану теории трансформации мезомасштабного вихря в субмезомасштабную вихревую нить при вытягивании его неоднородным баротропным течением // Океанология. 2023. Т. 63. № 2. С. 211–223. https://doi.org/10.31857/S0030157423020156
- Жмур В.В., Панкратов К.К. Динамика эллипсоидального приповерхностного вихря в неоднородном потоке // Океанология. 1989. Т. 29. № 2. С. 205–211.
- Жмур В.В., Щепеткин А.Ф. Эволюция эллипсоидального вихря в стратифицированном океане в приближении f-плоскости // Изв. АН СССР. ФАО. 1991. Т. 27. № 5. С. 492–503.
- Зацепин А.Г., Елкин Д.Н., Шварцман Д.Р. Предварительные результаты лабораторных исследований эволюции нефронтальных вихрей в двуслойной вращающейся жидкости // Океанологические исследования. 2023. Т. 51. № 1. С. 5–35.
- Кочин Н.Е., Кибель И.А., Розе Н.В. Теоретическая гидромеханика. Т. 2. ОГИЗ. М., Л.: Гостехиздат, 1948. 612 с.
- Тихонов А.Н., Самарский А.А. Уравнения математической физики. М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1977. Изд. 5-е. 736 с.
- Fedorov K.N., Ginsburg A.I. “Mushroom-like” currents (vortex dipoles) in the ocean and in a laboratory tank // Annales Geophys. 1986. 4B, 5. P. 507–516.
- Kida S. Motion of an elliptic vortex in uniform shear flow // J. Phys. Soc. Japan. 1981. 50(10). P. 3517–3520.
- Koshel K.V., Ryzhov E.A., Zhmur V.V. Ellipsoidal vortex in a nonuniform flow: dynamics and chaotic advections // J. Mar. Res. 2011. V. 69. № 2–3. P. 435–461.
- Koshel K.V., Ryzhov E.A., Zhmur V.V. Diffusion-effected passive scalar transport in an ellipsoidal vortex in a shear flow // Nonlinear Processes in Geophysics. 2013. V. 20. P. 437–444. https://doi.org/10.5194/npg-20-437-2013
- Koshel K.V., Ryzhov E.A., Zhmur V.V. Effect of the vertical component of diffusion on passive scalar transport in an isolated vortex model // Phys. Rev. 2015. V. 92. № 5. 053021. https://doi.org/10.1103/PhysRevE.92.053021
- Meacham S.P. Quasigeostrophical ellipsoidal vortices in stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1992. V. 16. № 3–4. P. 189–223.
- Meacham S.P., Pankratov K.K., Shchepetkin A.F., Zhmur V.V. The interaction of ellipsoidal vortices with background shear flows in a stratified fluid // Dynamics of Atmospheres and Oceans. 1994. V. 21. № 2–3. P. 167–212. https://doi.org/10.1016/0377-0265(94)90008-6
- Zhmur V.V., Novoselova E.V., Belonenko T.V. Peculiarities of formation of the density field in mesoscale eddies of the Lofoten Basin: Part 1 // Oceanology. 2021. V. 61. № 6. P. 830–838. https://doi.org/10.1134/S0001437021060333
- Zhmur V.V., Pankratov K.K. Dynamics of desingularized quasigeostrophic vortices // Physics of Fluids A: Fluid Dynamics. 1991. V. 3. № 5. P. 1464–1464. https://doi.org/10.1063/1.857998
补充文件
