In December 2000, the Cassini fly-b

In December 2000, the Cassini fly-by near Jupiter delivered high-resolution images of Jupiter's clouds over the entire planet in a band between 50°N and 50°S. Three daily-averaged two-dimensional velocity snapshots extracted from these images are used to perform spectral analysis of jovian atmospheric macroturbulence. A similar analysis is also performed on alternative data documented by Choi and Showman (Choi, D., Showman, A. [2011]. Icarus 216, 597-609), based on a different method of image processing. The inter-comparison of the products of both analyses ensures a better constraint of the spectral estimates. Both analyses reveal strong anisotropy of the kinetic energy spectrum. The zonal spectrum is very steep and most of the kinetic energy resides in slowly evolving, alternating zonal (west-east) jets, while the non-zonal, or residual spectrum obeys the Kolmogorov-Kraichnan law specific to two-dimensional turbulence in the range of the inverse energy cascade. The spectral data is used to estimate the inverse cascade rate {small element of} and the zonostrophy index Rβ for the first time. Although both datasets yield somewhat different values of {small element of}, it is estimated to be in the range 0.5-1.0×10-5m2s-3. The ensuing values of Rβ≳5 belong well in the range of zonostrophic turbulence whose threshold corresponds to Rβ≃2.5. We infer that the large-scale circulation is maintained by an anisotropic inverse energy cascade. The removal of the Great Red Spot from both datasets has no significant effect upon either the spectra or the inverse cascade rate. The spectral data are used to compute the rate of the energy exchange, W, between the non-zonal structures and the large-scale zonal flow. It is found that instantaneous values of W may exceed {small element of} by an order of magnitude. Previous numerical simulations with a barotropic model suggest that W and {small element of} attain comparable values only after averaging of W over a sufficiently long time. Near-instantaneous values of W that have been routinely used to infer the rate of the kinetic energy supply to Jupiter's zonal flow may therefore significantly overestimate {small element of}. This disparity between W and {small element of} may resolve the long-standing conundrum of an unrealistically high rate of energy transfer to the zonal flow. The meridional diffusivity Kφ in the regime of zonostrophic turbulence is given by an expression that depends on {small element of}. The value of Kφ estimated from the spectra is compared against data from the dispersion of stratospheric gases and debris resulting from the Shoemaker-Levy 9 comet and Wesley asteroid impacts in 1994 and 2009 respectively. Not only is Kφ found to be consistent with estimates for both impacts, but the eddy diffusivity found from observations appears to be scale-independent. This behaviour could be a consequence of the interaction between anisotropic turbulence and Rossby waves specific to the regime of zonostrophic macroturbulence.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

ในเดือน 2000 ธันวาคม fly-by สสินีใกล้ดาวพฤหัสบดีส่งภาพความละเอียดสูงของเมฆของดาวพฤหัสบดีมากกว่าดาวเคราะห์ทั้งหมดในวงระหว่าง 50 ° N และ 50 ° s ได้ ช็อต averaged ทุกวันความเร็วสองสามแยกจากภาพเหล่านี้ถูกใช้เพื่อทำการวิเคราะห์สเปกตรัมของ macroturbulence jovian บรรยากาศ ยังมีดำเนินการวิเคราะห์คล้ายกันสำรองข้อมูลเอกสาร โดย Choi และ Showman (Choi, D., Showman, A. [2011] อิคารอส 216, 597-609), ตามวิธีต่าง ๆ การประมวลผลภาพ การเปรียบเทียบระหว่างผลิตภัณฑ์ของวิเคราะห์ทั้งใจดีข้อจำกัดของการประเมินสเปกตรัม วิเคราะห์ทั้งสองเปิดเผย anisotropy แรงของคลื่นพลังงานจลน์ สเปกตรัมยังจะลาดชันมาก และมากที่สุดของพลังงานจลน์อยู่ในพัฒนาช้า สลับยัง (ตะวันตกตะวันออก) jets ในขณะที่คลื่น ยังไม่ใช่ หรือเหลือปฏิบัติตามกฎหมายน่าเป็น Kraichnan เฉพาะสองความปั่นป่วนในช่วงของการเรียงซ้อนผกผันพลังงาน ข้อมูลสเปกตรัมจะใช้ประเมินอัตราผกผันซ้อน {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} และดัชนี zonostrophy Rβ เป็นครั้งแรก แม้ว่า datasets ทั้งผลตอบแทนค่าต่างของ {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ}, เป็นการคาดว่าจะอยู่ในช่วง 0.5-1.0 × 10-5m2s-3 เพราะค่าของ Rβ≳5 อยู่ในช่วงของความวุ่นวาย zonostrophic ตรงที่มีขีดจำกัด Rβ≃2.5 เรารู้ว่า ไหลเวียนขนาดใหญ่ไว้ ด้วยการซ้อน anisotropic ผกผันพลังงาน การกำจัดจุดสีแดงดีจาก datasets ทั้งไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญตามแรมสเป็คตราหรืออัตราผกผันซ้อนได้ ข้อมูลสเปกตรัมจะใช้เพื่อคำนวณอัตราแลกเปลี่ยนพลังงาน W ระหว่างกระแสยังขนาดใหญ่และโครงสร้างยังไม่ จะพบว่า ค่ากำลังของ W อาจเกิน {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} โดยการสั่งของขนาด จำลองตัวเลขก่อนหน้านี้กับรุ่น barotropic แนะนำที่ W {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} และบรรลุค่าเปรียบเทียบได้เฉพาะหลังจากการหาค่าเฉลี่ยของ W ผ่านนานพอ W ใกล้กำลังค่าที่ได้เป็นประจำใช้อัตราการจัดหาพลังงานจลน์กับกระแสของดาวพฤหัสบดียังรู้ อาจดัง overestimate {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของโปรดมาก Disparity นี้ระหว่าง W และ {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} อาจแก้ conundrum ยาวนานของมีอัตราสูง unrealistically พลังงานถ่ายโอนไปยังลำดับงาน Diffusivity meridional Kφ ในระบอบการปกครองของ zonostrophic ความวุ่นวายถูกกำหนด โดยค่าที่ขึ้นอยู่กับ {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} ค่าของ Kφ ประเมินจากแรมสเป็คตราถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการกระจายตัวของก๊าซ stratospheric และเศษที่เกิดจากดาวหาง Shoemaker อัตรา 9 และเวสลีย์ผลกระทบต่อดาวเคราะห์น้อยในปี 1994 และ 2009 ตามลำดับ ไม่เพียงเป็น Kφ พบจะสอดคล้องกับประมาณการผลกระทบทั้ง แต่ diffusivity เอ็ดดี้ที่พบจากการสังเกตปรากฏจะไม่ขึ้นกับขนาด พฤติกรรมนี้อาจเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างความวุ่นวาย anisotropic และ Rossby คลื่นเฉพาะระบอบการปกครองของ zonostrophic macroturbulence

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในเดือนธันวาคมปี 2000 แคสสินีบินโดยอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีส่งภาพความละเอียดสูงของเมฆของดาวพฤหัสบดีทั่วโลกทั้งในวงดนตรีระหว่าง 50 °และ n 50 °เอส สามประจำวันภาพรวมเฉลี่ยความเร็วสองมิติที่สกัดได้จากภาพเหล่านี้จะใช้ในการดำเนินการวิเคราะห์สเปกตรัมของ macroturbulence บรรยากาศพฤหัสบดี การวิเคราะห์ที่คล้ายกันจะทำยังกับข้อมูลทางเลือกที่บันทึกไว้โดยนักแสดงและชอย (Choi, D. , นักแสดง, A. [2011]. อิคารัส 216, 597-609) บนพื้นฐานของวิธีที่แตกต่างของการประมวลผลภาพ ระหว่างการเปรียบเทียบของผลิตภัณฑ์ของการวิเคราะห์ทั้งสองช่วยให้ข้อ จำกัด ที่ดีกว่าการประมาณการสเปกตรัม การวิเคราะห์ทั้งสองเปิดเผย anisotropy ที่แข็งแกร่งของคลื่นพลังงานจลน์ แถบคลื่นความถี่ที่เป็นที่สูงชันมากและส่วนใหญ่ของพลังงานจลน์ที่อยู่ในการพัฒนาช้าสลับแถบ (ตะวันตกตะวันออก) เจ็ตส์ในขณะที่คลื่นความถี่ที่ไม่เป็นวงหรือเหลือเชื่อฟังกฎหมาย Kolmogorov-Kraichnan เฉพาะความวุ่นวายสองมิติที่อยู่ในช่วง ของน้ำตกพลังงานผกผัน ข้อมูลสเปกตรัมถูกนำมาใช้ในการประมาณอัตราการผกผันน้ำตก {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} และดัชนี zonostrophy Rβเป็นครั้งแรก ถึงแม้ว่าทั้งสองชุดให้ค่าที่แตกต่างกันบางส่วนขององค์ประกอบ {} เล็ก ๆ ของมันเป็นที่คาดจะอยู่ในช่วง 0.5-1.0 × 10-5m2s-3 ค่าที่ตามมาของRβ≳ 5 เป็นของดีอยู่ในช่วงของความวุ่นวาย zonostrophic ซึ่งสอดคล้องกับเกณฑ์Rβ≃ 2.5 เราสรุปว่าการไหลเวียนขนาดใหญ่จะถูกเก็บรักษาไว้โดย anisotropic ผกผันน้ำตกพลังงาน การกำจัดของจุดแดงใหญ่จากชุดข้อมูลทั้งสองไม่มีผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญเมื่อทั้งสเปกตรัมหรืออัตราน้ำตกผกผัน ข้อมูลสเปกตรัมจะใช้ในการคำนวณอัตราการแลกเปลี่ยนพลังงาน W ระหว่างโครงสร้างที่ไม่เป็นวงและการไหลเวียนเป็นวงขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าที่รวดเร็วของ W อาจเกิน {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} โดยลำดับความสำคัญ การจำลองการคำนวณก่อนหน้านี้ด้วยรูปแบบ barotropic แนะนำว่า {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} W และบรรลุค่าเทียบเคียงเฉพาะหลังจากค่าเฉลี่ยของ W ในช่วงเวลานานพอสมควร ค่าใกล้รวดเร็วของ W ที่ได้รับการใช้เป็นประจำเพื่อสรุปอัตราการจัดหาพลังงานการเคลื่อนไหวที่จะไหลเป็นวงของดาวพฤหัสบดีจึงอาจประเมินค่าสูงอย่างมีนัยสำคัญ {องค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} ความต่างระหว่าง W {และองค์ประกอบเล็ก ๆ ของ} นี้อาจแก้ไขปริศนายาวนานของอัตราที่สูงบวกของการถ่ายโอนพลังงานที่จะไหลเป็นวง เที่ยงแพร่Kφในระบอบการปกครองของความวุ่นวาย zonostrophic จะได้รับจากการแสดงออกที่ขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ {เล็ก} ค่าของKφประเมินจากสเปกตรัมเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการกระจายตัวของก๊าซในบรรยากาศและเศษซากที่เกิดจากดาวหางเท้า-Levy 9 และเวสลีย์ผลกระทบต่อดาวเคราะห์น้อยในปี 1994 และ 2009 ตามลำดับ ไม่เพียง แต่เป็นKφพบว่ามีความสอดคล้องกับการประมาณการผลกระทบต่อทั้งสอง แต่แพร่กระจายไหลวนที่พบจากการสังเกตดูเหมือนจะเป็นแบบอิสระ ลักษณะการทำงานนี้อาจจะเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างความวุ่นวาย anisotropic และคลื่น Rossby เฉพาะระบอบการปกครองของ macroturbulence zonostrophic

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

ในธันวาคม 2000 Cassini บินโดยใกล้ดาวพฤหัสบดีส่งภาพความละเอียดสูงของดาวพฤหัสบดีของเมฆผ่านดาวเคราะห์ทั้งหมดในวงระหว่าง 50 / 50 / N และ S . สามทุกวัน เฉลี่ยความเร็วสองมิติภาพรวมสกัดจากภาพเหล่านี้จะใช้เพื่อแสดงการวิเคราะห์สเปกตรัมของโจเวียน บรรยากาศ macroturbulence .การวิเคราะห์ที่คล้ายกันคือยังแสดงบนเอกสารข้อมูลทางเลือกโดยชอยและนักแสดง ( ชอย , D . , นักแสดง , A . [ 2011 ] อิคารัส 216 597-609 ) , ขึ้นอยู่กับวิธีที่แตกต่างของการประมวลผลภาพ ระหว่างการเปรียบเทียบผลิตภัณฑ์ของการวิเคราะห์ทั้งยืนยันข้อจำกัดดีกว่าประมาณการของสเปกตรัม . การวิเคราะห์ทั้งเปิดเผย anisotropy แข็งแรงของสเปกตรัมพลังงานจลน์สเปกตรัมแบบสูงชันมากและส่วนใหญ่ของพลังงานจลน์อยู่ค่อยๆพัฒนา สลับแบบตะวันตกตะวันออก ) เครื่องบิน ในขณะที่ไม่มีเขตหรือสเปกตรัมที่เหลือเชื่อฟัง kraichnan เปลี่ยนแปลงกฎหมายเฉพาะ 2 มิติ ความวุ่นวายในช่วงของน้ำตกพลังงานผกผันข้อมูลสเปกตรัมที่ใช้ในการประมาณอัตราผกผันน้ำตกขนาดเล็ก } { องค์ประกอบและดัชนี zonostrophy R บีตาเป็นครั้งแรก แม้ว่าทั้งสองชุดข้อมูลผลผลิตมีค่าที่แตกต่างกันบางส่วนขององค์ประกอบขนาดเล็กของ { } ก็คาดว่าจะอยู่ในช่วงที่คาดว่า× 10-5m2s-3 . ตามมาค่า R β≳ 5 อยู่ในช่วง zonostrophic ความวุ่นวายที่มีเกณฑ์สอดคล้องกับ R β≃ 2.5เราสรุปได้ว่าการรักษา โดยมีน้ำตกขนาดใหญ่พลังงานผกผันอุบ . เอาจุดแดงขนาดใหญ่จากทั้งข้อมูลไม่มีผลกระทบต่อทั้งสเปกตรัมหรืออัตราการผกผัน ข้อมูลสเปกตรัมที่ใช้ในการคำนวณอัตราการแลกเปลี่ยนพลังงาน W ระหว่างโครงสร้างและการไหลแบบไม่แบบขนาดใหญ่พบว่า ค่า instantaneous W อาจเกินองค์ประกอบขนาดเล็กของ } { โดยคำสั่งของขนาด การจำลองเชิงตัวเลขสำหรับรุ่นก่อนหน้านี้กับบารอทรอปิกว่า W { องค์ประกอบขนาดเล็กของ } บรรลุค่าเปรียบหลังจากเฉลี่ยของ W มาเป็นเวลานานพอสมควรใกล้ " คุณค่าของ W ที่ได้รับการตรวจใช้ สรุปว่า อัตราของการจัดหาพลังงานจลน์กับดาวพฤหัสบดีเป็นแบบไหลจึงอาจมาก overestimate องค์ประกอบขนาดเล็กของ { } นี้ขัดแย้งกับ W { องค์ประกอบขนาดเล็กของ } อาจแก้ปริศนาอันยาวนานของอัตราสูง unrealistically ของการถ่ายโอนพลังงานการไหลแบบ .การ meridional การแพร่ K φในระบอบการปกครองของ zonostrophic ปั่นป่วนให้โดยการแสดงออกซึ่งขึ้นอยู่กับองค์ประกอบขนาดเล็กของ { } ค่าของ K φโดยประมาณจากสเปกตรัมเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการกระจายตัวของก๊าซในชั้นสตราโตสเฟียร์ และเศษที่เกิดจากดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 และเวสลีย์ดาวเคราะห์น้อยผลกระทบในปี 1994 และ 2009 ตามลำดับไม่เพียง แต่เป็นφ K พบว่าสอดคล้องกับประมาณการทั้งผลกระทบ แต่เอ็ดดี้การแพร่กระจายพบจากการสังเกตปรากฏเป็นแบบอิสระ พฤติกรรมนี้อาจเป็นผลของปฏิสัมพันธ์ระหว่างทิศทางความวุ่นวายและคลื่นรอสบี้เฉพาะระบอบการปกครองของ zonostrophic macroturbulence .