بررسی توازن وامواج گرانی-لختی در یک مدل دو لایه ای کژفشار

بررسی میزان "توازن"، وجود و ساختار توازنهای از مرتبه دلخواه، شکست توازن و تولید امواج گرانی- لختی در تحول زمانی شارشهای تاواری (vortical) از جمله مسائل بنیادین در دینامیک جو، اقیانوس و شاره های ژئوفیزیکی است.مدل دولایه ای همدمای پتانسیل بر روی صفحه f به عنوان ساده ترین مدل کژفشار برای بررسی مسائل فوق استفاده می شود. اجرای مدل دولایه ای از یک حالت متوازن دارای ناپایداری کژفشاری با افزودن یک پریشیدگی بسیار کوچک شروع می شود. برای تولید شرایط اولیه مناسب، پیکربندی تاوایی پتانسیلی در دو لایه در نمایش پربندی ساخته می شود و سپس با وارونسازی تاوایی پتانسیلی سایر میدانهای مورد نیاز تعیین می شود. برای حل عددی معادلات پیش یافتی از الگوریتم قدرتمند Contour-Advective Semi-Lagrangian معروف به CASL با کاربست برمبنای تاوایی پتانسیلی معادلات بسیط استفاده می شود. میزان برقراری یا شکست توازن و به عبارت معادل، عدم توازن به وسیله وارونسازی تاوایی پتانسیلی (راسبی-ارتل) در فرآیند موسوم به تجزیه موج – تاوه (wave-vortex decomposition) تعیین می شود . برای وارونسازی تاوایی پتانسیلی نیاز به مجموعه ای از روابط تابعی موسوم به شرایط توازن (balance conditions) یا روابط توازن (balance relations)است. دقت وارونسازی تاوایی پتانسیلی بستگی به روابط توازن مورد استفاده دارد. در این مقاله، نتایج حاصل از آزمایشهای عددی بر روی چندین رابطه توازن، رابطه بهینه یا نزدیک به بهینگی برای انجام تجزیه موج-تاوه با بیشینه دقت دست یافتنی ارائه می شود.

Keywords:

توازن , تاوایی پتانسیلی(راسبی-ارتل) , , امواج گرانی-لختی , شارش تاواری , روابط توازن , وارون سازی