Una Teoría Lineal de las Circulaciones Térmicas Locales
Autores: Li, Yaokun; Chao, Jiping
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Una Teoría Lineal de las Circulaciones Térmicas Locales
Categoría
Ciencias Naturales y Subdisciplinas
Subcategoría
Astronomía
Palabras clave
Circulaciones térmicas
Teoría lineal
Anomalía de temperatura
Capa límite planetaria
Espiral de Ekman
Circulación atmosférica
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Se examinan las dinámicas de las circulaciones térmicas locales (CTL) mediante la construcción de una teoría lineal basada en las ecuaciones de Boussinesq en la capa límite planetaria (CLP). La teoría lineal organiza las CTL en una ecuación diferencial parcial de sexto orden de temperatura, que se puede resolver utilizando la transformada de Fourier y la transformada inversa de Fourier. La solución analítica sugiere que la distribución horizontal de la anomalía de temperatura está básicamente determinada por el calentamiento superficial, mientras que la distribución vertical de la anomalía de temperatura es una combinación de decaimiento exponencial y una espiral de Ekman. Para casos de CLP poco profundas donde la elevación de Ekman es mucho menor que la escala vertical de movimiento, se pueden ignorar los términos de orden superior que representan la estructura de la espiral de Ekman, de modo que las ecuaciones se reducen a una ecuación diferencial parcial de segundo orden. En comparación con los resultados numéricos, esta llamada aproximación de bajo orden no induce errores dramáticos en la distribución de temperatura. Sin embargo, para evitar distorsiones en la circulación atmosférica forzada, la viscosidad turbulenta en las ecuaciones de movimiento debe ser reemplazada por la forma de Rayleigh, que es la práctica común en las CTL. Para casos de CLP profundas donde la elevación de Ekman es comparable a la escala vertical de movimiento, tanto el decaimiento exponencial como la estructura de la espiral de Ekman juegan roles en la circulación atmosférica forzada. La influencia más significativa es que existen tres celdas de circulación forzada compensatorias adicionales que rodean la celda de circulación forzada directa.
Descripción
Se examinan las dinámicas de las circulaciones térmicas locales (CTL) mediante la construcción de una teoría lineal basada en las ecuaciones de Boussinesq en la capa límite planetaria (CLP). La teoría lineal organiza las CTL en una ecuación diferencial parcial de sexto orden de temperatura, que se puede resolver utilizando la transformada de Fourier y la transformada inversa de Fourier. La solución analítica sugiere que la distribución horizontal de la anomalía de temperatura está básicamente determinada por el calentamiento superficial, mientras que la distribución vertical de la anomalía de temperatura es una combinación de decaimiento exponencial y una espiral de Ekman. Para casos de CLP poco profundas donde la elevación de Ekman es mucho menor que la escala vertical de movimiento, se pueden ignorar los términos de orden superior que representan la estructura de la espiral de Ekman, de modo que las ecuaciones se reducen a una ecuación diferencial parcial de segundo orden. En comparación con los resultados numéricos, esta llamada aproximación de bajo orden no induce errores dramáticos en la distribución de temperatura. Sin embargo, para evitar distorsiones en la circulación atmosférica forzada, la viscosidad turbulenta en las ecuaciones de movimiento debe ser reemplazada por la forma de Rayleigh, que es la práctica común en las CTL. Para casos de CLP profundas donde la elevación de Ekman es comparable a la escala vertical de movimiento, tanto el decaimiento exponencial como la estructura de la espiral de Ekman juegan roles en la circulación atmosférica forzada. La influencia más significativa es que existen tres celdas de circulación forzada compensatorias adicionales que rodean la celda de circulación forzada directa.