ANALYTICAL-NUMERICAL METHOD FOR SOLVING THE SPECTRAL PROBLEM IN A MODEL OF GEOSTROPHIC OCEAN CURRENTS

封面

如何引用文章

全文:

开放存取 开放存取
受限制的访问 ##reader.subscriptionAccessGranted##
受限制的访问 订阅存取

详细

A new efficient analytical-numerical method is developed for solving a problem for the potential vorticity equation in the quasi-geostrophic approximation with allowance for vertical diffusion of mass and momentum. The method is used to analyze small perturbations of ocean currents of finite transverse scale with a general parabolic vertical profile of velocity. For the arising spectral nonself-adjoint problem, asymptotic expansions of the eigenfunctions and eigenvalues are constructed for small wave numbers and the existence of a countable set of complex eigenvalues with an unboundedly decreasing imaginary part is shown. On the integration interval , a system of three neighborhoods is introduced and a solution in each of them is constructed in the form of power series expansions, which are matched smoothly, so that the eigenfunctions and eigenvalues are efficiently calculated with high accuracy. For a varying wave number, the trajectories of complex eigenvalues are computed for various parameters of the problem and the existence of double eigenvalues is shown. The complex picture of instability developing in the simulated flow depending on physical parameters of the problem is briefly described.

作者简介

S. Skorokhodov

Federal Research Center “Computer Science and Control”, Russian Academy of Sciences

Email: sskorokhodov@gmail.com
Moscow, 119991 Russia

N. Kuzmina

Shirshov Institute of Oceanology, Russian Academy of Sciences

Email: kuzmina@ocean.ru
Moscow, 117997 Russia

参考

  1. Кузьмина Н. П. Об одной гипотезе образования крупномасштабных интрузий в Арктическом бассейне // Фундамент. и прикл. гидрофизика. 2016. Т. 9. № 2. С. 15–26.
  2. Kuzmina N. P. Generation of large-scale intrusions at baroclinic fronts: An analytical consideration with a reference to the Arctic ocean // Ocean Sci. 2016. V. 12. P. 1269–1277. https://doi.org/10.5194/os-12-1269-2016
  3. Кузьмина Н. П., Скороходов С. Л., Журбас Н. В., Лыжков Д. А. О неустойчивости геострофического течения с линейным вертикальным сдвигом скорости на масштабах интрузионного расслоения // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2018. Т. 54. № 1. С. 54–63.
  4. Кузьмина Н. П., Скороходов С. Л., Журбас Н. В., Лыжков Д. А. Описание возмущений океанских геострофических течений с линейным вертикальным сдвигом скорости с учетом трения и диффузии плавучести // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2019. Т. 55. № 2. С. 73–85.
  5. Скороходов С. Л., Кузьмина Н. П. Аналитико-численный метод решения задачи типа Орра––Зоммерфельда для анализа неустойчивости течений в океане // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2018. Т. 58. № 6. С. 1022–1039.
  6. Скороходов С. Л., Кузьмина Н. П. Спектральный анализ модельных течений типа Куэтта применительно к океану // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2019. Т. 59. № 5. С. 867–888.
  7. Кузьмина Н. П., Скороходов С. Л., Журбас Н. В., Лыжков Д. А. О влиянии трения и диффузии плавучести на динамику геострофических океанских течений с линейным вертикальным профилем скорости // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2020. Т. 56. № 6. С. 676–688.
  8. Скороходов С. Л., Кузьмина Н. П. Спектральный анализ малых возмущений геострофических течений с параболическим вертикальным профилем скорости применительно к океану // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2021. Т. 61. № 12. С. 2010–2023.
  9. Скороходов С. Л., Кузьмина Н. П. Аналитико-численный метод для анализа малых возмущений океанских геострофических течений с параболическим вертикальным профилем скорости общего вида // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2022. Т. 62. № 12. С. 2043–2053.
  10. Кузьмина Н. П., Скороходов С. Л., Журбас Н. В., Лыжков Д. А. О видах неустойчивости геострофического течения с вертикальным параболическим профилем скорости // Изв. РАН. Физика атмосферы и океана. 2023. Т. 59. № 3. С. 1–10.
  11. Голубев В. В. Лекции по аналитической теории дифференциальных уравнений. М.: ГИТТЛ, 1950.
  12. Гельфонд А. О. Исчисление конечных разностей. М.: Наука, 1967.
  13. Лаврентьев М. А., Шабат Б. В. Методы теории функций комплексного переменного. М.: Наука, 1973.
  14. Шкаликов А. А. Спектральные портреты оператора Орра––Зоммерфельда при больших числах Рейнольдса // Современная математика. Фундаментальные направления. 2003. Т. 3. С. 89–112.
  15. Скороходов С. Л. Численный анализ спектра задачи Орра––Зоммерфельда // Ж. вычисл. матем. и матем. физ. 2007. Т. 47. № 10. С. 1672–1691.

补充文件

附件文件
动作
1. JATS XML

版权所有 © Russian Academy of Sciences, 2024

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».