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 ∊ and the zonostrophy index Rβ for the first time. Although both datasets yield somewhat different values of ∊, it is estimated to be in the range 0.5–1.0 × 10−5 m2 s−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 ∊ by an order of magnitude. Previous numerical simulations with a barotropic model suggest that W and ∊ 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 ∊. This disparity between W and ∊ 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 ∊. 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 สแนปช็อต averaged ทุกวันความเร็วสองสามที่ขยายจากภาพเหล่านี้ถูกใช้เพื่อทำการวิเคราะห์สเปกตรัมของ macroturbulence jovian บรรยากาศ ยังมีดำเนินการวิเคราะห์คล้ายกันสำรองข้อมูลเอกสาร โดย Choi และ Showman (Choi, D., Showman, A. [2011] อิคารอส 216, 597-609), ตามวิธีต่าง ๆ การประมวลผลภาพ การเปรียบเทียบระหว่างผลิตภัณฑ์ของวิเคราะห์ทั้งใจดีข้อจำกัดของการประเมินสเปกตรัม วิเคราะห์ทั้งสองเปิดเผย anisotropy แรงของคลื่นพลังงานจลน์ รุ้งยังไม่ลาดชันมาก และส่วนใหญ่พลังงานจลน์อยู่ในพัฒนาช้า สลับยัง (ตะวันตกตะวันออก) jets ในขณะที่คลื่น ยังไม่ใช่ หรือเหลือปฏิบัติตามกฎหมายน่าเป็น-Kraichnan เฉพาะสองความปั่นป่วนในช่วงของการเรียงซ้อนผกผันพลังงาน ข้อมูลสเปกตรัมจะใช้ประเมิน∊อัตราผกผันซ้อนและดัชนี zonostrophy Rβ เป็นครั้งแรก แม้ว่า datasets ทั้งผลตอบแทนค่าต่างของ∊ มันเป็นคาดว่าจะอยู่ใน s−3 m2 ช่วง 0.5 – 1.0 × 10−5 ค่าของ Rβ ≳ 5 เพราะอยู่ในช่วงของความวุ่นวาย zonostrophic ที่มีขีดจำกัดตรง Rβ ≃ 2.5 เรารู้ว่า ไหลเวียนขนาดใหญ่ไว้ ด้วยการซ้อน anisotropic ผกผันพลังงาน การกำจัดจุดสีแดงดีจากทั้ง datasets แล้วอย่างมีนัยสำคัญตามแรมสเป็คตราหรืออัตราผกผันซ้อน ข้อมูลสเปกตรัมจะใช้เพื่อคำนวณอัตราแลกเปลี่ยนพลังงาน W ระหว่างกระแสยังขนาดใหญ่และโครงสร้างยังไม่ มันอยู่ที่ค่ากำลังของ W อาจเกิน∊ โดยขนาดของการสั่งการ จำลองตัวเลขก่อนหน้านี้กับรุ่น barotropic แนะนำว่า W และ∊บรรลุค่าเปรียบเทียบได้เฉพาะหลังจากการหาค่าเฉลี่ยของ W ผ่านนานพอ W ใกล้กำลังค่าที่ได้เป็นประจำใช้อัตราการจัดหาพลังงานจลน์กับของดาวพฤหัสบดียังไหลรู้ อาจดัง overestimate ∊อย่างมีนัยสำคัญ Disparity นี้ระหว่าง W ∊อาจแก้ไข conundrum ที่ยาวนานของมีอัตราที่สูง unrealistically พลังงานถ่ายโอนกับการไหลยัง Diffusivity meridional Kϕ ในระบอบการปกครองของ zonostrophic ความวุ่นวายถูกกำหนด โดยค่าที่ขึ้นอยู่กับ∊ ค่าของ Kϕ ที่ประเมินจากแรมสเป็คตราถูกเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการกระจายตัวของก๊าซ stratospheric และเศษที่เกิดจากดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 และ Wesley ผลกระทบต่อดาวเคราะห์น้อยในปี 1994 และ 2009 ตามลำดับ ไม่เพียงแต่ Kϕ อยู่ให้สอดคล้องกับการประเมินผลกระทบทั้ง แต่ diffusivity เอ็ดดี้ที่พบจากการสังเกตปรากฏจะไม่ขึ้นกับขนาด พฤติกรรมนี้อาจเป็นผลมาจากปฏิสัมพันธ์ระหว่างความวุ่นวาย anisotropic และ Rossby คลื่นเฉพาะระบอบการปกครองของ zonostrophic macroturbulence

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

ในเดือนธันวาคมปี 2000 แคสสินีบินโดยอยู่ใกล้ดาวพฤหัสบดีส่งภาพความละเอียดสูงของเมฆดาวพฤหัสบดีมากกว่าดาวเคราะห์ทั้งหมดในวงดนตรีระหว่าง 50 องศาและ 50 องศาเอส สามประจำวันเฉลี่ยภาพรวมความเร็วสองมิติที่สกัดจากภาพเหล่านี้ถูกนำมาใช้ในการดำเนินการวิเคราะห์สเปกตรัมของ macroturbulence บรรยากาศดาวพฤหัสบดี การวิเคราะห์ที่คล้ายกันที่จะดำเนินการนอกจากนี้ยังมีข้อมูลทางเลือกที่รับรองโดยชอยและนักแสดง (Choi, D. , นักแสดง, a [2011]. อิคารัส 216, 597-609) บนพื้นฐานของวิธีการที่แตกต่างกันของการประมวลผลภาพ ระหว่างการเปรียบเทียบของผลิตภัณฑ์ของการวิเคราะห์ทั้งสองเพื่อให้แน่ใจดีกว่าข้อ จำกัด ของการประมาณการสเปกตรัม ทั้งวิเคราะห์เปิดเผย anisotropy ที่แข็งแกร่งของคลื่นความถี่พลังงานจลน์ คลื่นความถี่ที่เป็นวง ๆ เป็นที่สูงชันมากและส่วนใหญ่ของพลังงานจลน์อยู่ในการพัฒนาช้าสลับกันเป็นวง ๆ (ตะวันตกตะวันออก) เจ็ตส์ในขณะที่คลื่นความถี่ที่ไม่ได้เป็นวง ๆ หรือเหลือเชื่อฟังกฎหมาย Kolmogorov-Kraichnan ที่เฉพาะเจาะจงกับความวุ่นวายสองมิติในช่วง ของน้ำตกพลังงานผกผัน ข้อมูลสเปกตรัมถูกนำมาใช้ในการประมาณอัตราน้ำตกผกผันεและดัชนี zonostrophy Rβเป็นครั้งแรก แม้ว่าทั้งสองชุดข้อมูลผลผลิตค่าที่แตกต่างกันค่อนข้างεมันเป็นที่คาดว่าจะอยู่ในช่วง 0.5-1.0 × 10-5 m2 s-3 ค่าที่ตามมาของRβ≳ 5 เป็นของดีอยู่ในช่วงของความวุ่นวาย zonostrophic ซึ่งสอดคล้องกับเกณฑ์Rβ≃ 2.5 เราสรุปว่าการไหลเวียนขนาดใหญ่จะดูแลโดยผกผันน้ำตกพลังงาน anisotropic การกำจัดของจุดแดงใหญ่จากชุดข้อมูลทั้งสองไม่มีผลอย่างมีนัยสำคัญเมื่อทั้งสเปกตรัมหรืออัตราน้ำตกผกผัน ข้อมูลสเปกตรัมจะใช้ในการคำนวณอัตราการแลกเปลี่ยนพลังงาน, W, ระหว่างโครงสร้างที่ไม่เป็นวง ๆ และไหลเป็นวงขนาดใหญ่ นอกจากนี้ยังพบว่าค่าที่รวดเร็วของ W อาจเกินεโดยลำดับความสำคัญ การจำลองเชิงตัวเลขก่อนหน้าที่มีรูปแบบ barotropic แนะนำว่า W และεบรรลุค่าเทียบได้เฉพาะหลังจากที่ค่าเฉลี่ยของ W ในช่วงเวลานานพอสมควร ค่าใกล้ที่รวดเร็วของ W ที่ได้รับการใช้เป็นประจำเพื่อสรุปอัตราการจัดหาพลังงานเพื่อการไหลเวียนของเขตของดาวพฤหัสบดีจึงอาจประเมินค่าสูงอย่างมีนัยสำคัญε ความแตกต่างระหว่าง W และεอาจแก้ไขปริศนายาวนานของอัตราที่สูงบวกของการถ่ายโอนพลังงานในการไหลเป็นวง ๆ Kφแพร่เที่ยงในระบอบการปกครองของความวุ่นวาย zonostrophic จะได้รับจากการแสดงออกที่ขึ้นอยู่กับε ค่าของKφประมาณจากสเปกตรัมเมื่อเทียบกับข้อมูลจากการกระจายตัวของก๊าซใจและเศษซากที่เกิดจากเท้า-Levy 9 ดาวหางและดาวเคราะห์น้อยเวสลีย์ผลกระทบในปี 1994 และ 2009 ตามลำดับ ไม่เพียง แต่เป็นKφพบเพื่อให้สอดคล้องกับการประมาณการผลกระทบทั้งสอง แต่แพร่วนที่พบจากการสังเกตดูเหมือนจะเป็นขนาดที่เป็นอิสระ ลักษณะการทำงานนี้อาจจะเป็นผลมาจากการทำงานร่วมกันระหว่างความวุ่นวาย anisotropic และคลื่น Rossby ที่เฉพาะเจาะจงกับระบอบการปกครองของ zonostrophic macroturbulence

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 สลับแบบตะวันตกและตะวันออก ) เครื่องบิน ในขณะที่ไม่มีเขตหรือสเปกตรัมที่เหลือเชื่อฟังแอนเดอร์สัน ( kraichnan กฎหมายเฉพาะ 2 มิติ ความวุ่นวายในช่วงของน้ำตกพลังงานผกผันข้อมูลสเปกตรัมที่ใช้ในการประมาณอัตราผกผันน้ำตก∊และ zonostrophy ดัชนี r บีตาเป็นครั้งแรก แม้ว่าทั้งสองชุดข้อมูลผลผลิตมีค่าแตกต่างกันค่อนข้าง∊ ก็คาดว่าจะอยู่ในช่วง 0.5 1.0 × 10 − 5 – M2 s − 3 ตามมาค่า R บีตา≳ 5 อยู่ในช่วง zonostrophic ความวุ่นวายที่มีเกณฑ์สอดคล้องกับ R บีตา≃ 2.5เราสรุปได้ว่าการรักษา โดยมีน้ำตกขนาดใหญ่พลังงานผกผันอุบ . เอาจุดแดงขนาดใหญ่จากทั้งข้อมูลไม่มีผลกระทบต่อทั้งสเปกตรัมหรืออัตราการผกผัน ข้อมูลสเปกตรัมที่ใช้ในการคำนวณอัตราการแลกเปลี่ยนพลังงาน W ระหว่างโครงสร้างและการไหลแบบไม่แบบขนาดใหญ่พบว่า ค่า instantaneous W อาจจะเกิน∊โดยคำสั่งของขนาด การจำลองเชิงตัวเลขสำหรับรุ่นก่อนหน้านี้กับบารอทรอปิกว่า W และ∊บรรลุค่าเปรียบหลังจากเฉลี่ยของ W มาเป็นเวลานานพอสมควรใกล้ " คุณค่าของ W ที่ได้รับการตรวจใช้ สรุปว่า อัตราของการจัดหาพลังงานจลน์กับดาวพฤหัสบดีเป็นแบบไหลจึงอาจแตกต่างกัน อย่ามองข้าม∊ . นี้ขัดแย้งกับ W และ∊อาจแก้ปริศนาอันยาวนานของอัตราสูง unrealistically ของการถ่ายโอนพลังงานการไหลแบบ .การ meridional การแพร่ K ϕในระบอบการปกครองของ zonostrophic ปั่นป่วนให้โดยการแสดงออกขึ้นอยู่กับ∊ . ค่าของ K ϕโดยประมาณจากสเปกตรัมเปรียบเทียบกับข้อมูลจากการกระจายตัวของก๊าซในชั้นสตราโตสเฟียร์ และเศษที่เกิดจากดาวหางชูเมกเกอร์เลวี 9 และเวสลีย์ดาวเคราะห์น้อยผลกระทบในปี 1994 และ 2009 ตามลำดับไม่เพียง แต่เป็นϕ K พบว่าสอดคล้องกับประมาณการทั้งผลกระทบ แต่เอ็ดดี้การแพร่กระจายพบจากการสังเกตปรากฏเป็นแบบอิสระ พฤติกรรมนี้อาจเป็นผลของปฏิสัมพันธ์ระหว่างทิศทางความวุ่นวายและคลื่นรอสบี้เฉพาะระบอบการปกครองของ zonostrophic macroturbulence .