彼得·P·沙利文。;詹姆斯·威廉姆斯（James C.McWilliams）。 海洋表面边界层中密集细丝的锋生和锋面阻滞。 （英语） Zbl 1419.86014号 J.流体力学。 837, 341-380 (2018). 概要：上层洋流的演变涉及一系列复杂的，人们对亚中等尺度湍流（例如密度锋、细丝和相干涡）与小尺度边界层湍流之间的相互作用知之甚少。在这里，我们模拟了在表面应力和/或浮力损失产生湍流的情况下，经历锋生的冷（稠密）细丝的生命周期。使用（sim 10^{10}）网格点在大水平区域内解析湍流运动的大涡模拟中检验了这一现象。稳定风的方向垂直或平行于灯丝轴。由于湍流的垂直动量混合，冷丝在交叉丝平面内产生一个强大的二次循环，这是锋生的，提高了交叉丝浮力和水平速度梯度，并阻断了穿过冷丝核心向暖丝边缘的埃克曼浮力通量。在不到一天的时间内，锋生以较小的宽度（约100米）被阻止，主要是由于湍流通过一个小的亚稳态水平剪切不稳定的锐化灯丝而增强，随后灯丝又因进一步的湍流混合而缓慢衰减。边界层湍流是非均匀和非平稳的，与发展中的亚稳态流和密度层结有关。锋生和停滞的发生在性质上与变化的应力方向或对流冷却相似，但不同情况下的详细演变和流动结构不同。因此，由边界层湍流引起的亚中等尺度细丝锋生、由锋面不稳定引起的锋面停滞和由正向能量级联引起的锋面的衰减以及湍流混合是上层海洋的一般过程。 引用于6文件 MSC公司： 86A05型 水文学、水文学、海洋学 76F40型 湍流边界层 关键词：海洋过程;湍流模拟;湍流边界层 软件：ROMS（只读存储器） PDF格式BibTeX公司 XML格式引用 \textit{P.P.Sullivan}和\textit{J.C.McWilliams}，J.流体力学。837341-380（2018；Zbl 1419.86014） 全文： 内政部 参考文献： [1] Adrian，R.J.，壁湍流中的发夹涡组织，物理。流体，19，（2007）·Zbl 1146.76307号 ·doi:10.1063/1.2717527 [2] 博卡莱蒂，G。；法拉利，R。；Fox Kemper，B.，《混合层不稳定性和再疲劳》，物理学杂志。海洋学家。，37, 2228-2250, (2007) ·doi:10.1175/JPO3101.1 [3] Capet，X。；J.C.麦克威廉姆斯。；分子制造者，M.J。；Shchepetkin，A.，《加利福尼亚州海流期中尺度到亚中尺度的过渡》。二： 前沿过程，J.Phys。海洋学家。，38, 44-64, (2008) ·doi:10.1175/2007JPO3672.1 [4] 科尔内霍，P。；Sepülveda，H.H.，中纬度小尺度上层海洋锋面的计算流体动力学建模，J.Appl。流体力学。，9, 1851-1863, (2016) ·doi:10.18869/acadpub.jafm.68.235.25287 [5] Deardorff，J.W.，《中性和不稳定行星边界层的数值研究》，J.Atmos。科学。，29, 91-115, (1972) ·doi:10.1175/1520-0469（1972）029<0091:NIONAU>2.0.CO；2 [6] Deardorff，J.W.1972b行星边界层的三维数值模拟。《微气象学研讨会》（编辑Haugen，D.A.），第271-311页。美国气象学会。 [7] Fox-Kemper，B。；法拉利，R。；Hallberg，R.W.，混合层涡流的参数化。第1部分：。理论与诊断，物理学杂志。海洋学家。，38, 1145-1165, (2008) ·doi:10.1175/2007JPO3792.1 [8] Gill，A.E.，《大气-海洋动力学》（1982），学术出版社 [9] 古拉，J。；分子制造者，M.J。；Mcwilliams，J.C.，《墨西哥湾流中的亚中尺度冷丝》，J.Phys。海洋学家。，44, 2617-2643, (2014) ·doi:10.1175/JPO-D-14-0029.1 [10] 哈姆林顿，体育。；Van Roekel，L.P。；Fox-Kemper，B。；朱利安，K。；Chini，G.P.，《朗缪尔-亚中尺度相互作用：多尺度锋面自旋下降模拟的描述性分析》，J.Phys。海洋学家。，44, 2249-2272, (2014) ·doi:10.1175/JPO-D-13-0139.1 [11] 霍斯金斯，B.J.，锋生数学理论，阿努。流体力学版次。，14, 131-151, (1982) ·Zbl 0488.76030号 ·doi:10.1146/annurev.fl.14.010182.001023年 [12] 霍斯金斯，B.J。；Bretherton，F.P.，《大气锋生模型：数学公式和解》，J.Atmos。科学。，29, 11-37, (1972) ·doi:10.1175/1520-0469（1972）029<0011:AFMMFA>2.0.CO；2 [13] 侯赛因，A.K.M.F。；Reynolds，W.C.，《湍流剪切流中有组织波的力学》，J.流体力学。，41, 241-258, (1970) ·doi:10.1017/S0022112070000605 [14] 哈钦斯，N。；Marusic，I.，湍流边界层对数区域中非常长的曲流特征的证据，J.流体力学。，579, 1-28, (2007) ·Zbl 1113.76004号 ·doi:10.1017/S0022112006003946 [15] 大型，W.G。；J.C.麦克威廉姆斯。；Doney，S.C.，《海洋垂直混合：非局部边界层参数化的回顾和模型》，地球物理学评论。，32363-403，（1994年）·doi:10.1029/94RG01872 [16] 大型，W.G。；Pond，S.，《中到强风中的公海通量测量》，J.Phys。海洋学家。，11, 324-336, (1981) ·doi:10.1175/1520-0485（1981）011<0324:OOMFMI>2.0.CO；2 [17] Mahadevan，A。；Tandon，A.，《海前亚等尺度垂直运动机制分析》，《海洋模型》，第14期，第241-256页，（2006年）·doi:10.1016/j.ocemod.2006.05.006 [18] Mcwilliams，J.C.，海洋中的次中尺度流，Proc。R.Soc.伦敦。A、 472，1-32，（2016）·Zbl 1371.86012号 [19] Mcwilliams，J.C.，《亚中尺度表面锋和细丝：次级环流、浮力通量和锋生》，J.流体力学。，823, 391-432, (2017) ·Zbl 1374.86020号 ·文件编号：10.1017/jfm.2017.294 [20] Mcwilliams，J.C.、Colas，F.和Molemaker，M.J.2009a冷丝状增强和海洋表面辐合线。地球物理学。研究稿36，1-5，L18602。doi:10.1029/2009GL039402 [21] J.C.麦克威廉姆斯。；古拉，J。；分子制造者，M.J。；雷诺，L。；Shchepetkin，A.F.，由边界层湍流引起的丝状锋生，J.Phys。海洋学家。，45, 1988-2005, (2015) ·doi:10.1175/JPO-D-14-0211.1 [22] Mcwilliams，J.C.、Moeng，C.-H.和Sullivan，P.P.1999海洋边界层中的湍流通量和相干结构：通过大涡模拟进行的研究。《海空交换：物理、化学、动力学和统计学》（编辑：Geernaert，G.），第507-538页。克鲁沃。doi:10.1007/978-94-015-9291-8_18 [23] J.C.麦克威廉姆斯。；分子制造者，M.J。；Olafsdottir，E.I.，锋生期间的线性波动增长，J.Phys。海洋学家。，39, 3111-3129, (2009) ·doi:10.1175/2009JPO4186.1 [24] J.C.麦克威廉姆斯。；沙利文，P.P。；Moeng，C.-H.，海洋中的朗缪尔湍流，J.流体力学。，334，1-30，（1997）·Zbl 0887.76029号 ·doi:10.1017/S0022112096004375 [25] Moeng，C.-H.，用于研究行星边界层湍流的大涡模拟模型，大气杂志。科学。，41, 2052-2062, (1984) ·doi:10.1175/1520-0469（1984）041<2052:ALESMF>2.0.CO；2 [26] 莫恩，C.-H。；Sullivan，P.P.，《剪切和浮力驱动的行星边界层流动的比较》，J.Atmos。科学。，51, 999-1022, (1994) ·doi:10.1175/1520-0469（1994）051<0999:ACOSAB>2.0.CO；2 [27] Moeng，C.-H.&Sullivan，P.P.2015大涡模拟。《大气科学百科全书》，第2版。（编辑：North，G.R.，Zhang，F.&Pyle，J.），第4卷，第232-240页。学术出版社。doi:10.1016/B978-0-12-38225-3.00201-2 [28] Moeng，C.H。；Wyngaard，J.C.，对流边界层大涡模拟的光谱分析，J.Atmos。科学。，45, 3573-3587, (1988) ·doi:10.1175/1520-0469（1988）045<3573:SAOLES>2.0.CO；2 [29] Özgökmen，T·M·。；Poje，A.C。；菲舍尔，P.F。；Haza，A.C.，混合层不稳定性的大涡模拟和取样策略，海洋模型。，39, 311-331, (2011) ·doi:10.1016/j.ocemod.2011.05.006 [30] Samelson，R.M。；Skyllingstad，E.D.，《锋生和湍流：数值模拟》，J.Atmos。科学。，73, 5025-5040, (2016) ·doi:10.1175/JAS-D-16-0145.1 [31] 施密特，H。；舒曼，U。对流边界层的相干结构，流体力学杂志。，200, 511-562, (1989) ·Zbl 0659.76065号 ·doi:10.1017/S0022112089000753 [32] Shchepetkin，A.F。；Mcwilliams，J.C.，《区域海洋建模系统（ROMS）：一个分块显式自由表面地形下坐标海洋模型》，海洋模型。，9, 347-404, (2005) ·doi:10.1016/j.ocemod.2004.08.002 [33] Skyllingstad，E.D。；Samelson，R.M.，表面边界层中的斜压锋面不稳定性和湍流混合。第一部分：非受迫模拟，J.Phys。海洋学家。，421701-1716，（2012年）·doi:10.1175/JPO-D-10-05016.1 [34] 沙利文，P.P。；Mcwilliams，J.C.，与表面波耦合的风和流的动力学，阿努。流体力学版次。，42, 19-42, (2010) ·Zbl 1345.76032号 ·doi:10.1146/annurev-fluid-121108-145541 [35] Sullivan，P.P.&Mcwilliams，J.C.2017上层海洋边界层的锋面湍流。J.流体力学。（待提交）。 [36] 沙利文，P.P。；J.C.麦克威廉姆斯。；Melville，W.K.，波浪破碎驱动的海洋边界层，具有随机可变性。第1部分：。直接数值模拟，J.流体力学。，507, 143-174, (2004) ·Zbl 1134.76331号 ·doi:10.1017/S0022112004008882 [37] 沙利文，P.P。；J.C.麦克威廉姆斯。；Melville，W.K.，《海洋边界层中的表面重力波效应：涡旋力和随机破碎机的大涡模拟》，J.Fluid Mech。，593, 405-452, (2007) ·Zbl 1151.76514号 ·doi:10.1017/S002211200700897X [38] 沙利文，P.P。；J.C.麦克威廉姆斯。；Moeng，C.-H.，行星边界层流动大涡模拟的亚脊尺度模型，边界层气象。，71, 247-276, (1994) ·doi:10.1007/BF00713741 [39] 沙利文，P.P。；J.C.麦克威廉姆斯。；Moeng，C.-H.，行星边界层流动大涡模拟的网格嵌套方法，边界层气象。，80, 167-202, (1996) ·doi:10.1007/BF00119016 [40] 沙利文，P.P。；Patton，E.G.，网格分辨率对对流边界层统计和大涡模拟生成的结构的影响，J.Atmos。科学。，68, 2395-2415, (2011) ·doi:10.1175/JAS-D-10-05010.1 [41] 沙利文，P.P。；罗梅罗，L。；麦克威廉姆斯，J.C。；Melville，W.K.，飓风风和波浪驱动的海洋边界层朗缪尔湍流的瞬态演变，J.Phys。海洋学家。，42, 1959-1980, (2012) ·doi:10.1175/JPO-D-12-025.1文件 [42] 铃木，N。；Fox-Kemper，B。；哈姆林顿，体育。；Roekel，L.P.V.，《面波影响锋生》，J.Geophys。Res.Oceans，121，3597-3624，（2016）·doi:10.1002/2015JC011563 [43] 泰勒，J.R。；Ferrari，R.，《关于通过二次剪切不稳定性平衡对称不稳定锋面》，J.流体力学。，622, 103-113, (2009) ·Zbl 1165.76336号 ·doi:10.1017/S0022112008005272 [44] Tennekes，H。；Lumley，J.L.，《湍流第一教程》（1972），麻省理工出版社·Zbl 0285.76018号 [45] Thomas，L.N.，《风对潜在涡度的破坏》，J.Phys。海洋学家。，35, 2457-2466, (2005) ·doi:10.1175/JPO2830.1 [46] 托马斯·L.N。；法拉利，R。；Joyce，T.M.，《湾流中的对称不稳定性》，深海研究II，91，96-110，（2013）·doi:10.1016/j.dsr2.2013.02.025 [47] 托马斯·L.N。；Lee，C.，《下阵风增强海洋锋面》，J.Phys。海洋学家。，35, 1086-1102, (2005) ·doi:10.1175/JPO2737.1 此参考列表基于出版商或数字数学图书馆提供的信息。其项与zbMATH标识符进行启发式匹配，可能包含数据转换错误。在某些情况下，zbMATH Open的数据对这些数据进行了补充/增强。这试图尽可能准确地反映原始论文中列出的参考文献，而不要求完整或完全匹配。