The fully nonlinear stratified geostrophic adjustment problem
Notice bibliographique
Résumé
Abstract. The study of the adjustment to equilibrium by a stratified fluid in a rotating reference frame is a classical problem in geophysical fluid dynamics. We consider the fully nonlinear, stratified adjustment problem from a numerical point of view. We present results of smoothed dam break simulations based on experiments in the published literature, with a focus on both the wave trains that propagate away from the nascent geostrophic state and the geostrophic state itself. We demonstrate that for Rossby numbers in excess of roughly 2 the wave train cannot be interpreted in terms of linear theory. This wave train consists of a leading solitary-like packet and a trailing tail of dispersive waves. However, it is found that the leading wave packet never completely separates from the trailing tail. Somewhat surprisingly, the inertial oscillations associated with the geostrophic state exhibit evidence of nonlinearity even when the Rossby number falls below 1. We vary the width of the initial disturbance and the rotation rate so as to keep the Rossby number fixed, and find that while the qualitative response remains consistent, the Froude number varies, and these variations are manifested in the form of the emanating wave train. For wider initial disturbances we find clear evidence of a wave train that initially propagates toward the near wall, reflects, and propagates away from the geostrophic state behind the leading wave train. We compare kinetic energy inside and outside of the geostrophic state, finding that for long times a Rossby number of around one-quarter yields an equal split between the two, with lower (higher) Rossby numbers yielding more energy in the geostrophic state (wave train). Finally we compare the energetics of the geostrophic state as the Rossby number varies, finding long-lived inertial oscillations in the majority of the cases and a general agreement with the past literature that employed either hydrostatic, shallow-water equation-based theory or stratified Navier–Stokes equations with a linear stratification.
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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 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,002 | 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 ».