MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
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■020    ▼a9798288818387
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32205955
■035    ▼a(MiAaPQ)Caltech17386
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a553.7
■1001  ▼aPeterson,  Henry  G.▼0(orcid)0000-0003-3491-7688
■24510▼aMixing-Driven  Abyssal  Ocean  Circulation  over  Sloping  Topography
■260    ▼a[Sl]▼bCalifornia  Institute  of  Technology▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a137  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-01,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Callies,  Jorn.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--California  Institute  of  Technology,  2025.
■520    ▼aThe  planetary-scale  overturning  circulation  of  the  ocean  is  maintained  by  small-scale  diapycnal  mixing  in  the  abyss.  Recent  theory  and  observations  suggest  that  this  turbulence  is  bottom-enhanced,  confining  the  upwelling  needed  to  close  this  circulation  to  thin  bottom  boundary  layers  (BLs)  over  sloping  topography.  Developing  an  understanding  of  how  this  mixing  shapes  the  abyssal  circulation,  both  locally  and  at  the  basin  scale,  is  the  unifying  goal  of  this  thesis.The  local  response  of  a  water  column  to  mixing  has  previously  been  understood  using  a  one-dimensional  model  of  a  rotating,  stratified  fluid  over  a  sloping  seafloor.  Canonically,  this  model  assumes  no  cross-  or  along-slope  variations  of  the  flow,  pressure,  and  buoyancy  anomalies.  At  steady  state,  it  predicts  a  peculiar  form  of  the  net  cross-slope  transport,  however,  failing  to  consider  its  coupling  to  the  global  circulation.  For  symmetric  bathymetry  without  along-slope  variations,  for  instance,  this  large-scale  context  implies  that  all  cross-slope  BL  transport  must  be  exactly  returned  in  the  interior.  This  interior  downwelling  is  then  turned  by  the  Coriolis  acceleration,  rapidly  spinning  up  along-slope  flow  in  balance  with  a  cross-slope  barotropic  pressure  gradient.  With  these  added  physics,  the  one-dimensional  model  better  captures  the  local  response  to  mixing  over  an  idealized  ridge,  for  example.  Using  BL  theory,  we  explicitly  describe  how  the  BL  and  interior  communicate  in  this  model.  The  up-slope  transport  of  dense  water  in  the  bottom  BL  contributes  a  net  downward  flux  of  buoyancy,  creating  an  effective  bottom  boundary  condition  on  the  interior.  The  coupling  goes  both  ways,  with  the  interior  stratification  at  the  top  of  the  BL  setting  the  strength  of  the  BL  transport.  Variations  across  the  slope  then  allow  for  BL--interior  exchange.Ultimately,  the  net  transport  of  the  local  response  must  conserve  potential  vorticity  at  the  basin  scale.  To  better  understand  this  coupling  for  arbitrary  topography,  we  develop  a  novel  finite  element  model  of  the  planetary  geostrophic  equations.  Using  a  combination  of  simulations  and  BL  theory,  we  then  study  the  mixing-driven  abyssal  circulation  in  an  idealized  bowl-shaped  basin.  In  the  absence  of  wind  forcing  and  the  joint  effect  of  baroclinicity  and  relief,  the  leading-order  barotropic  transport  flows  along  f/H  contours,  where  f  is  the  Coriolis  frequency  and  H  is  the  depth.  The  local  response  to  mixing  is  coupled  to  this  barotropic  circulation,  simultaneously  constrained  by  the  barotropic  circulation  and  forcing  it  via  a  bottom  stress  curl.  For  closed  f/H  contours,  a  strong  along-contour  barotropic  circulation  spins  up,  reminiscent  of  the  local  response  described  above.  On  the  other  hand,  if  these  contours  intersect  the  boundary,  a  case  more  typical  in  the  real  ocean,  the  barotropic  transport  is  suppressed.  This  decouples  the  leading-order  local  response  from  the  large-scale  circulation  and  intensifies  bottom  BL  upwelling.  This  work  therefore  suggests  that  the  local  abyssal  stratification  in  the  presence  of  bottom-enhanced  mixing  strongly  depends  on  the  large-scale  context.
■590    ▼aSchool  code:  0037.
■650  4▼aWater
■650  4▼aOcean  circulation
■650  4▼aCooling
■650  4▼aPhysical  oceanography
■650  4▼aTopography
■650  4▼aClimate  change
■650  4▼aHydrologic  sciences
■690    ▼a0415
■690    ▼a0404
■690    ▼a0388
■71020▼aCalifornia  Institute  of  Technology▼bGeological  and  Planetary  Sciences.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-01B.
■790    ▼a0037
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17359301▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

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