MARC

 008260126s2025        us                              c    eng  d
■001000017358297
■00520260202104639
■006m          o    d                
■007cr#unu||||||||
■020    ▼a9798293886913
■035    ▼a(MiAaPQ)AAI32113850
■040    ▼aMiAaPQ▼cMiAaPQ
■0820  ▼a519
■1001  ▼aDu,  Ryan  Shijie.
■24510▼aAsymptotic  Corrections  to  Linear  Models  for  the  Physical  Ocean  at  the  Submesoscale  and  Smaller
■260    ▼a[Sl]▼bNew  York  University▼c2025
■260  1▼aAnn  Arbor▼bProQuest  Dissertations  &  Theses▼c2025
■300    ▼a202  p
■500    ▼aSource:  Dissertations  Abstracts  International,  Volume:  87-03,  Section:  B.
■500    ▼aAdvisor:  Buhler,  Oliver;Smith,  Shafer.
■5021  ▼aThesis  (Ph.D.)--New  York  University,  2025.
■520    ▼aLinear  dominant  balance  models  have  been  useful  for  modeling  and  understanding  geophysical  fluid  dynamics  phenomena  in  the  turbulent  ocean.  They  are  usually  justified  by  asymptotic  analysis  based  on  small  nondimensional  parameters.  My  thesis  will  study  their  nonlinear  extensions  in  regimes  where  the  linear  models  fail  in  some  way.First,  we  will  study  the  corrections  to  the  linear  dynamics  of  small-amplitude  surface  gravity  waves  at  long  timescales.  This  is  the  theory  of  weak  wave  turbulence.  The  model  of  Majda,  McLaughlin,  and  Tabak  (MMT)  has  been  a  useful  1D  model  for  studying  the  essence  of  wave  turbulence  phenomena.  However,  a  long-standing  mystery  is  that  the  turbulence  spectra  from  direct  numerical  simulations  and  those  predicted  by  wave  turbulence  theory  do  not  match.  We  resolve  this  open  problem  using  theoretical  arguments  of  scaling  symmetry  and  high-resolution  numerical  forced-dissipative  simulations.  From  our  work,  it  is  clear  that  the  wave  turbulence  theory  prediction  is  reached  in  the  limit  of  a  large  inertial  range  for  frequency.Second,  we  will  explore  corrections  to  the  geostrophic  theory  of  ocean  turbulence.  The  celebrated  Quasi-Geostrophic  (QG)  turbulence  is  based  on  small  Rossby  number  asymptotic.  At  the  ocean  submesoscale  O(1-30  km),  the  Rossby  number  can  reach  order  unity.  This  leads  to  QG  missing  key  observed  statistics  of  the  ocean  submesoscale,  like  vorticity  asymmetry  and  finite  surface  divergence.  QG+1  was  first  proposed  in  the  atmosphere  literature  to  model  the  ageostrophic  but  balanced  geophysical  turbulence  by  extending  the  asymptotic  to  next-order  in  Rossby.  In  this  thesis,  we  will  reframe  the  model  for  the  ocean.  Simulations  in  key  contexts  of  surface  QG  (SQG+1),  Eady  instability  forced  turbulence,  and  strain-induced  frontogenesis  demonstrate  that  QG+1  can  model  the  ageostrophic  features  of  the  submesoscale  turbulence  at  the  ocean  surface,  beyond  the  QG  model.  In  particular,  the  QG+1  model  of  a  front  blows  up  in  finite  time.  We  extend  the  QG+1  model  to  the  shallow  water  system.  The  SWQG+1  system  can  capture  the  anticyclonic  bias  in  freely  decaying  shallow  water  turbulence,  as  well  as  the  ageostrophic  features  of  shallow  water  baroclinic  instability.
■590    ▼aSchool  code:  0146.
■650  4▼aApplied  mathematics
■650  4▼aMathematics
■650  4▼aPhysical  oceanography
■653    ▼aFrontogenesis
■653    ▼aNonlinearity
■653    ▼aQuasi-Geostrophic  turbulence
■653    ▼aSpectra
■653    ▼aSubmesoscale
■653    ▼aTurbulence
■690    ▼a0364
■690    ▼a0405
■690    ▼a0415
■71020▼aNew  York  University▼bMathematics.
■7730  ▼tDissertations  Abstracts  International▼g87-03B.
■790    ▼a0146
■791    ▼aPh.D.
■792    ▼a2025
■793    ▼aEnglish
■85640▼uhttp://www.riss.kr/pdu/ddodLink.do?id=T17358297▼nKERIS▼z이  자료의  원문은  한국교육학술정보원에서  제공합니다.

Preview

Export

ChatGPT Discussion

AI Recommended Related Books