Diffusive-convection staircases in the polar oceans: the interplay between double diffusion and turbulence
Notice bibliographique
Résumé
Numerical simulations have been conducted to examine the structure of diffusive-convection staircases in the presence of vortical-mode-induced turbulent forcing. By modulating the input power $P$ and the background density ratio $R_\rho$ , we have identified three distinct types of staircase structures in these simulations: namely staircases maintained in the system driven by double-diffusion, by turbulence or by a combination of both double-diffusion and turbulence. While we showed that staircases maintained in the double-diffusion-dominated system are accurately characterised by the existing model originally proposed by Linden & Shirtcliffe ( J. Fluid Mech. , vol. 87, no. 3, 1978, pp. 417–432), we introduced new physical models to describe the staircase structures maintained in the turbulence-dominated system and the system driven by both turbulence and double-diffusion. Our integrated model reveals that turbulence fundamentally governs the entire life cycle of the diffusive-convection staircases, encompassing their formation, maintenance and eventual disruption in the Arctic Ocean's thermohaline staircases. While our previous work of Ma & Peltier ( J. Fluid Mech. , vol. 931, 2022 b ) demonstrated that turbulence could initiate the formation of Arctic staircases, these staircases are sustained by both turbulence and double-diffusion acting together after formation has occurred. Strong turbulence may disrupt staircase structures; however, the presence of weak turbulence could lead to unstable stratification within mixed layers of the staircases, as well as enhancing vertical heat and salt fluxes. Turbulence can even sustain a stable staircase structure factor when $R_\rho$ is relatively large, following a similar mechanism to the density staircases observed in laboratory experiments. Consequently, previous parameterisations (e.g. Kelley, J. Geophys. Res.: Oceans , vol. 95, no. C3, 1990, pp. 3365–3371) on the vertical heat flux across the diffusive-convection staircases may provide a significant underestimation of the heat transport by ignoring the influences of turbulence.
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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 | 0,000 | 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 | 0,000 |
| 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 ».