On the baroclinic instability of axisymmetric rotating gravity currents with bottom slope
Notice bibliographique
Résumé
The baroclinic stability characteristics of axisymmetric gravity currents in a rotating system with a sloping bottom are determined. Laboratory studies have shown that a relatively dense fluid released under an ambient fluid in a rotating system will quickly respond to Coriolis effects and settle to a state of geostrophic balance. Here we employ a subinertial two-layer model derived from the shallow-water equations to study the stability characteristics of such a current after the stage at which geostrophy is attained. In the model, the dynamics of the lower layer are geostrophic to leading order, but not quasi-geostrophic, since the height deflections of that layer are not small with respect to its scale height. The upper-layer dynamics are quasi-geostrophic, with the Eulerian velocity field principally driven by baroclinic stretching and a background topographic vorticity gradient. Necessary conditions for instability, a semicircle-like theorem for unstable modes, bounds on the growth rate and phase velocity, and a sufficient condition for the existence of a high-wavenumber cutoff are presented. The linear stability equations are solved exactly for the case where the gravity current initially corresponds to an annulus flow with parabolic height profile with two incroppings, i.e. a coupled front. The dispersion relation for such a current is solved numerically, and the characteristics of the unstable modes are described. A distinguishing feature of the spatial structure of the perturbations is that the perturbations to the downslope incropping are preferentially amplified compared to the upslope incropping. Predictions of the model are compared with recent laboratory data, and good agreement is seen in the parameter regime for which the model is valid. Direct numerical simulations of the full model are employed to investigate the nonlinear regime. In the initial stage, the numerical simulations agree closely with the linear stability characteristics. As the instability develops into the finite-amplitude regime, the perturbations to the downslope incropping continue to preferentially amplify and eventually evolve into downslope propagating plumes. These finally reach the deepest part of the topography, at which point no more potential energy can be released.
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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) | 0,001 | 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 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 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 ».