Atrapamiento y estabilidad de vórtices en montañas y valles submarinos
Se presentan soluciones analíticas de vórtices barotrópicos en un modelo cuasi-geostrófico sobre una topografía axisimétrica en el plano f. Las soluciones están basadas en modos azimutales independientes y son determinadas por la forma de la topografía. Los modos 0 (monopolos circulares) y 1 (dipolo...
| Autor: | |
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| Tipo de recurso: | tesis doctoral |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | México |
| Institución: | Centro de Investigación Científica y de Educación Superior de Ensenada |
| Repositorio: | Repositorio Institucional CICESE |
| Idioma: | español |
| OAI Identifier: | oai:cicese.repositorioinstitucional.mx:1007/3809 |
| Acceso en línea: | http://cicese.repositorioinstitucional.mx/jspui/handle/1007/3809 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | info:eu-repo/classification/Autor/Cuasi-geostrófico, topografía, vórtices, estabilidad info:eu-repo/classification/Autor/Quasi-geostrophic, topography, vortices, stability info:eu-repo/classification/cti/1 info:eu-repo/classification/cti/25 info:eu-repo/classification/cti/2510 info:eu-repo/classification/cti/251007 |
| Sumario: | Se presentan soluciones analíticas de vórtices barotrópicos en un modelo cuasi-geostrófico sobre una topografía axisimétrica en el plano f. Las soluciones están basadas en modos azimutales independientes y son determinadas por la forma de la topografía. Los modos 0 (monopolos circulares) y 1 (dipolos asimétricos) son analizados para diferentes perfiles de montañas y valles submarinos. Estos modos constituyen flujos interiores que se conectan con un flujo exterior cuyas líneas de corriente encierran al vórtice, de forma que las estructuras permanecen atrapadas sobre la topografía. Los monopolos son estacionarios en general, mientras que las soluciones dipolares rotan con rapidez angular constante. Para ser solución, el tamaño horizontal de los dipolos no debe ser menor que el de la topografía y además deben cumplir con una condición de atrapamiento que depende de los parámetros topográficos y las características del flujo. El atrapamiento de los vórtices es estudiado mediante simulaciones numéricas inicializadas con el campo de vorticidad teórico. El modelo reproduce razonablemente bien las soluciones analíticas cuando los efectos topográficos son lo suficientemente fuertes para evitar la auto-propagación del dipolo. En contraste, los modos dipolares intensos pueden escapar de la influencia de la topografía. Por otra parte, se examina la inestabilidad lineal de flujos circulares en la dinámica de aguas someras. El problema de eigenvalores generalizado asociado con perturbaciones azimutales es derivado para topografías axisimétricas arbitrarias, tanto para montañas como valles submarinos. Se modificaron los teoremas de Rayleigh y Fjørtoft para incluir los efectos del fondo variable, obteniendo criterios necesarios para la inestabilidad barotrópica cuando el gradiente de vorticidad potencial es cero en alguna parte del dominio. La inestabilidad centrífuga también es discutida derivando el teorema de circulación de Rayleigh con topografía. Posteriormente, se analizó la estabilidad lineal de los monopolos circulares en las soluciones cuasi-geostróficas. La inestabilidad de los monopolos depende tanto de la configuración vórtice/topografía, como del tamaño del vórtice relativo al ancho de la topografía. Se encontró que las configuraciones anticiclón/montaña y ciclón/valle son inestables. En contraste, las configuraciones ciclón/montaña y anticiclón/valle son estables. Estos resultados fueron validados con dos métodos numéricos. Primero, el problema de ... |
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