Interação não linear entre ondas de gravidade e acústicas

• Processo: 20/01069-8
• Modalidade de apoio: Auxílio à Pesquisa - Publicações científicas - Artigo
• Data de Início da vigência: 01 de julho de 2020
• Data de Término da vigência: 31 de dezembro de 2020
• Área do conhecimento: Ciências Exatas e da Terra - Geociências - Meteorologia
• Pesquisador responsável: Carlos Frederico Mendonça Raupp
• Beneficiário: Carlos Frederico Mendonça Raupp
• Instituição Sede: Instituto de Astronomia, Geofísica e Ciências Atmosféricas (IAG). Universidade de São Paulo (USP). São Paulo , SP, Brasil
• Assunto(s): Meteorologia dinâmica
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Modelo espectral | Modelos Não Hidrostáticos | modos normais | Ondas Não lineares | Tripletos resonantes | Meteorologia Dinâmica

Resumo

Neste trabalho investigou-se a possibilidade de ondas acústicas serem instáveis em relação a perturbações devidas aos modos de gravidade-inerciais, através de interações não-lineares triádicas no contexto do modelo não-hidrostático raso. Foram consideradas expansões de Galerkin altamente truncadas das perturbações em torno de um campo básico isotérmico, hidrostático e em repouso. Tais expansões de Galerkin foram feitas em relação às autofunções do problema linearizado. Para um único tripleto isolado, ficou demonstrado que uma onda acústica não consegue amplificar perturbações referentes a um par de ondas de gravidade-inerciais. Isso ocorre devido à alta defasagem das autofrequências do tripleto de ondas em questão, que requer valores provavelmente irrealistas da amplitude inicial do modo acústico. Por outro lado, a análise da dinâmica de dois tripletos acoplados por meio de um único modo demonstrou que um modo de gravidade-inercial não-hidrostático, participando de um tripleto quase-ressonante com dois modos acústicos, pode ser instável em relação a pequenas perturbações associadas a um par de ondas de gravidade-inerciais que estão em balanço hidrostático. Esta instabilidade linear implica em uma troca de energia inter-triádica significativa quando a não-linearidade associada ao segundo tripleto, composto por dois modos de gravidade-inerciais hidrostáticos, é considerada. Dessa forma, a teoria aqui descrita sugere que os modos acústicos podem desempenhar um papel relevante na fase transiente do processo de ajuste da atmosfera a ambos os equilíbrios hidrostático e geostrófico. (AU)