Energética dos modos normais da dinâmica atmosférica não-hidrostática

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Teruya, André Seiji Wakate
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: acoustic waves; gravity waves; interações não-lineares; modelos não-hidrostáticos; Modos normais; nonhydrostatic model; nonlinear interactions; normal modes; ondas acústicas; ondas de gravidade
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/14/14133/tde-15092021-094004/

O presente trabalho analisou a energética linear e fracamente não-linear dos modos normais de um modelo atmosférico global, baroclínico, compressível, não-hidrostático e incluindo a geometria esférica da Terra. Os modos normais correspondem às soluções de ondas lineares livres das equações governantes do modelo em questão na presença de um estado básico em repouso e em equilíbrio hidrostático. No entanto, para simplificar a análise matemática, considerou-se ainda um estado básico isotérmico. Esses modos foram determinados, seguindo o procedimento descrito no artigo de \\cite. Em seguida,foi computada a energia total bem como cada uma de suas componentes para os modos acústico-inerciais e de gravidade-inerciais e analisada a variação dessas energias com o número de onda zonal. Da energética dos modos, foi possível concluir que os efeitos não-hidrostáticos são mais acentuados nos modos gravito-inerciais mais curtos. Além disso, foi mostrado que a energia dos modos acústico-inerciais está concentrada nas energias do tipo elástica e cinética vertical. Entretanto, a energia cinética vertical diminui, enquanto a energia elástica aumenta com o aumento do número de onda zonal. Para aprofundar o estudo sobre a dinâmica dos modos normais do modelo em questão, realizou-se o estudo das interações fracamente não-lineares permitidas pelo modelo. Mais especificamente, foram analisadas as trocas de energia de um tripleto ressonante composto por dois modos acústico-inerciais e um modo gravito-inercial. Em experimentos numéricos foi possível mostrar que mesmo os modos de altíssima frequência (com períodos de oscilação temporal de aproximadamente $15$ segundos) podem realizar trocas significativas de energia cujo período de oscilação característico pode variar de algumas horas até um período de aproximadamente vinte dias. Além disso, mostrou-se que essas trocas de energia modulam as perturbações dos campos de vento e pressão.