Laboratory Experiment of Two-Layered Fluid in a Rotating Cylindrical Container (Simulation of polar Front)

원통형 이층유체의 회전반실험 (극전선 모의)

Rotating right cylinder of rigid sloping boundaries(top-bottom) is filled with two-layered fluid. External fluid which has the same density as the lower-layer is pumped through the rim boundary at the bottom, and this induces uniform vertical velocity in the interior that produces the Sverdrup type motion such as southward flowing western boundary current with northward interior horizontal motion. The rigid sloping upper boundary meets with lower layer to simulate so called "polar front", and the upper-layer motion influenced by the lower-layer flow has been observed. Barotropic motion in the western part of the basin while baroclinic motion in the eastern half is always present. In particular, both southward flowing eastern boundary flow and western boundary flow meets near the western wall and it induces northward western boundary flow to separate from the boundary With increased ${\beta}$-effect on the upper0layer the width of western boundary decreases and the separated western boundary flow moves into the interior to form an eddy-like motion. Baroclinic Rosebay wave clearly observed in the easter boundary slowly propagates to the west but it seems to be decayed before travelling to the western boundary. A local topograpic effect imposed on the lower-layer causes very sensitive response of upper layer boundary flows. In the east standing0wave0like features are observed in the west whereas the width of the boundary increases without any evidence of the separation of the western boundary flow.This may be due to the gact that even the lower-lauer barotropic motion feels the topography its influence does not propagate into the upper-layer. With large ${\beta}$-effect on the upper-layer,relatively large scale waves whose wavelengths are greater than the internal radius deformation exist in the interior.

회전하는 원통형 이층 유체에 하층 유체와 동일한 밀도의 유체를 경사진 하층 바 닥의 둘레를 통하여 주입시 하층 내부는 일정한 수직 운동을 하게 되며 이러한 수직운 동은 결국 하층 유체에 Sverdrup type의 운동인 남향의 서안 경계류와 북향의 내부 운 동을 발생시킨다. 이때 $\beta$-효과와 동시에 하층 유체가 상층 경계면과 만나게 하므로써 소위 극전선 효과를 갖고 있는 상층 유체의 운동 특성을 관찰하였다. 서안에서 의 순 압성, 동안에서 의 경압성 운동이 뚜렷하게 나타나고 특히 동안 경계류의 남향과 서안 경계류의 남향은 서안에서 의 이안 현상을 야기시킨다. 상층에 $\beta$-효과를 증가시 서안 경계류의 폭이 감소하는 이안 현상후 내부에 "eddy" 모양의 흐름이 존재한다. 한편 경압성 Rossby wave는 동안 부근에서 뚜렷하게 관측되나 서쪽으로 진행하면서 소멸되 는 현상이 관측되었다. 하층 유체에 국지적 지형 효과서 준 경우 상층수의 서안 경계 류 및 동안 경계류가 민감하게 반응하여 동안에서는 정상파 형태의 운동이 나타나고 서안에서는 이안 현상 없이 경계류의 폭이 증가함을 보인다. 이는 하층의 순압성 운동 이 지형 효과를 느끼는 반면, 그 영향은 상층에 직접전달되지 못하고 있음을 보여주고 있는 것이라 사료된다. 상층의 $\beta$-효과 증가시 internal radius보다 훨씬 큰 규모의 파형이 내부에 존재하는 특성을 보여 주고 있다. 보여 주고 있다.