Notice bibliographique
Résumé
The dynamics of the atmospheric mesoscale and oceanic submesoscale are characterized by strong stratification and weak rotation, and the resulting energy spectra, though surprisingly universal, are still poorly understood. The aim of this work is to study the nonlinear dynamics and interactions of vortical motion (with potential vorticity) and internal inertia-gravity waves in the idealized context of homogeneous stratified turbulence, and to examine the extent to which they can account for the observations. We consider separately turbulence generated by vortical motion and internal waves using a combination of theory and numerical simulations. When vortical motion dominates the flow, the statistical mechanical equilibrium of the Boussinesq equations points to the absence of an inverse cascade of vortical energy. Instead, energy leaks into waves and cascades downscale. Our simulations show that the kz spectrum of vortical energy is flat out to kz ~ N/U (where N is the Brunt-Vaisala frequency and U is the root mean square velocity), which is consistent with the asymptotic limiting equations but not with the observations. Steeper spectra are obtained when waves are forced, but they are nevertheless shallower than the observations. At sufficiently strong stratifications, the wave energy spectra are found to be sensitive to the resolution of wave breaking and the presence of vortical motion. Bumpy spectra are obtained when no breaking occurs, but interactions with vortical modes cause the bumps to disappear. Overall, these results indicate that the observed atmosphere and ocean energy spectra are not universal properties of stratified turbulence, and theories for the spectra must take other factors into account. In both the vortical and wave-dominated cases, U/N emerges as a key vertical length scale. Overturning is generated only when U/N is larger than the dissipation scale. Furthermore, in the vortical case, it is the scale at which different layers are coupled together. When rotation is introduced, the coupling scale evolves from U/N to the quasi-geostrophic scale (f/N)L (where f is the Coriolis parameter and L is the horizontal scale). This transition occurs at a relatively large Rossby number of O(1).
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,000 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».