A unified theory of balance in the extratropics
Notice bibliographique
Résumé
Many physical systems exhibit dynamics with vastly different time scales. Often the different motions interact only weakly and the slow dynamics is naturally constrained to a subspace of phase space, in the vicinity of a slow manifold. In geophysical fluid dynamics this reduction in phase space is called balance. Classically, balance is understood by way of the Rossby number $R$ or the Froude number $F$ ; either $R \,{\ll}\, 1$ or $F \,{\ll}\, 1$ . We examined the shallow-water equations and Boussinesq equations on an $f$ -plane and determined a dimensionless parameter $\epsilon$ , small values of which imply a time-scale separation. In terms of $R$ and $F$ , \[\epsilon = \frac{RF}{\sqrt{R^2 + F^2}}.\] We then developed a unified theory of (extratropical) balance based on $\epsilon$ that includes all cases of small $R$ and/or small $F$ . The leading-order systems are ensured to be Hamiltonian and turn out to be governed by the quasi-geostrophic potential-vorticity equation. However, the height field is not necessarily in geostrophic balance, so the leading-order dynamics are more general than in quasi-geostrophy. Thus the quasi-geostrophic potential-vorticity equation (as distinct from the quasi-geostrophic dynamics) is valid more generally than its traditional derivation would suggest. In the case of the Boussinesq equations, we have found that balanced dynamics generally implies hydrostatic balance without any assumption on the aspect ratio; only when the Froude number is not small and it is the Rossby number that guarantees a time-scale separation must we impose the requirement of a small aspect ratio to ensure hydrostatic balance.
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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 | 0,001 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,003 |
| Communication savante | 0,002 | 0,005 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,002 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,002 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,005 | 0,001 |
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 ».