Espectros de Número de Onda-Frecuencia de Datos Atmosféricos Descompuestos de Funciones de Modo Normal: Desviaciones de la Teoría Lineal Seca
Autores: Teruya, Andre S. W.; Raphaldini, Breno; Mayta, Victor C.; Raupp, Carlos F. M.; da Silva Dias, Pedro L.
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Espectros de Número de Onda-Frecuencia de Datos Atmosféricos Descompuestos de Funciones de Modo Normal: Desviaciones de la Teoría Lineal Seca
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Perturbaciones troposféricas tropicales
Ondas ecuatoriales
Espectro de número de onda-frecuencia
Función de modo normal
Ondas inerciales-gravitatorias
Ondas de Kelvin
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 6
Citaciones: Sin citaciones
El estudio de las perturbaciones troposféricas tropicales ha planteado importantes desafíos tanto desde el punto de vista observacional como teórico. En particular, el espectro de número de onda-frecuencia observado de las oscilaciones tropicales ha ayudado a cerrar la brecha entre las observaciones y la teoría lineal de las ondas ecuatoriales. En este estudio, obtuvimos un espectro de número de onda-frecuencia similar para cada tipo de onda ecuatorial al realizar una descomposición de función de modo normal (NMF) de los datos de reanálisis global Era-Interim. La base NMF utilizada aquí se proporciona mediante las soluciones propias de las ecuaciones primitivas en coordenadas esféricas, linealizadas alrededor de un estado de fondo en reposo. En esta metodología, los campos de velocidad horizontal y altura geopotencial a múltiples niveles globales se proyectan sobre las funciones de modo normal, caracterizadas por un modo vertical, un número de onda zonal, un índice cuántico meridional y un tipo de modo, a saber, Rossby, Kelvin, Rossby-gravedad mixto y modos inerciales-gravitacionales que se propagan hacia el oeste/este. Los campos de velocidad horizontal y altura geopotencial asociados con cada tipo de modo se reconstruyen luego en el espacio físico, así como sus versiones filtradas correspondientes definidas de acuerdo con las clases de modos verticales que exhiben estructuras barotrópicas y baroclínicas dentro de la troposfera. Los resultados revelan estructuras esperadas, como las ondas Rossby y Kelvin dominantes a escala global que constituyen la frecuencia intrasezonal asociada con la Oscilación Madden-Julian. Por otro lado, se revelan una serie de características inesperadas, como las ondas inerciales-gravitacionales que se propagan hacia el este y hacia el oeste, a través de nuestro espectro de viento zonal a 200 hPa observado. Entre todos los posibles procesos no lineales, nos centramos en el análisis de la interacción entre las ondas Kelvin y las ondas inerciales-gravitacionales que se propagan hacia el oeste, proporcionando evidencia de su acoplamiento. Aparte de la no linealidad, discutimos los posibles roles de un estado de fondo que varía verticalmente/meridionalmente, así como el acoplamiento con la convección húmeda para explicar las desviaciones de los espectros observados de la correspondiente teoría de ondas ecuatoriales lineales.
Descripción
El estudio de las perturbaciones troposféricas tropicales ha planteado importantes desafíos tanto desde el punto de vista observacional como teórico. En particular, el espectro de número de onda-frecuencia observado de las oscilaciones tropicales ha ayudado a cerrar la brecha entre las observaciones y la teoría lineal de las ondas ecuatoriales. En este estudio, obtuvimos un espectro de número de onda-frecuencia similar para cada tipo de onda ecuatorial al realizar una descomposición de función de modo normal (NMF) de los datos de reanálisis global Era-Interim. La base NMF utilizada aquí se proporciona mediante las soluciones propias de las ecuaciones primitivas en coordenadas esféricas, linealizadas alrededor de un estado de fondo en reposo. En esta metodología, los campos de velocidad horizontal y altura geopotencial a múltiples niveles globales se proyectan sobre las funciones de modo normal, caracterizadas por un modo vertical, un número de onda zonal, un índice cuántico meridional y un tipo de modo, a saber, Rossby, Kelvin, Rossby-gravedad mixto y modos inerciales-gravitacionales que se propagan hacia el oeste/este. Los campos de velocidad horizontal y altura geopotencial asociados con cada tipo de modo se reconstruyen luego en el espacio físico, así como sus versiones filtradas correspondientes definidas de acuerdo con las clases de modos verticales que exhiben estructuras barotrópicas y baroclínicas dentro de la troposfera. Los resultados revelan estructuras esperadas, como las ondas Rossby y Kelvin dominantes a escala global que constituyen la frecuencia intrasezonal asociada con la Oscilación Madden-Julian. Por otro lado, se revelan una serie de características inesperadas, como las ondas inerciales-gravitacionales que se propagan hacia el este y hacia el oeste, a través de nuestro espectro de viento zonal a 200 hPa observado. Entre todos los posibles procesos no lineales, nos centramos en el análisis de la interacción entre las ondas Kelvin y las ondas inerciales-gravitacionales que se propagan hacia el oeste, proporcionando evidencia de su acoplamiento. Aparte de la no linealidad, discutimos los posibles roles de un estado de fondo que varía verticalmente/meridionalmente, así como el acoplamiento con la convección húmeda para explicar las desviaciones de los espectros observados de la correspondiente teoría de ondas ecuatoriales lineales.