外核黏性对地磁场发电机数值模型的影响

摘要：

地磁场发电机过程由数学方程组和输入参数所控制.为研究发电机参数对系统的影响,本文使用MoSST模型模拟了在外核黏性v变化下发电机模型的输出.通过使用跨越近3个量级的v值,着重研究了各物理场及其典型尺度随黏性的变化.发现黏性变化显著影响流场;磁场随v增加而近乎单调减小,但变化幅度不超过30％;温度扰动随v增加而小幅(6％)单调增加.经过拟合,得到外核流速u和黏性v的比例关系:u～v0.49.流速随黏性增加的现象本质上是由于黏性增加打破了Taylor-Proudman约束,使得临界Rayleigh数减小,从而在相同的驱动力下带来了流速的增加.此外,作用力平衡分析发现,随着v的变化,系统在几种平衡模式间切换.通过与之前比例关系的研究对比,本研究支持在一定范围内,磁场与黏性关系不大的结论;但反对流速与外核黏性无关的假设.

关键词：地磁场发电机、数值模拟、外核黏性、热对流、力平衡

所属期刊栏目：61

分类号：P318(大地（岩石界）物理学（固体地球物理学）)

资助基金：中国科学院战略性先导科技专项BXDB18010202;国家自然科学基金重大项目41590864;国家重点基础研究发展973计划2014CB845906;国家自然科学基金面上项目41174056

在线出版日期：2018-07-11（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1366-1377