מעברים בין משטרי זרימה אופייניים לאטמוספרה

בקבוצת המחקר של ד"ר נילי הרניק חוקרים מעברים בין משטרי זרימה אופייניים לאטמוספרה. ההבדלים בין משטרי הזרימה באים ליידי ביטוי במאפיינים של זרם הסילון, מעין "נהר" של רוח הזורם ממערב למזרח מספר קילומטרים מעל הקרקע.

קו הרוחב שבו נמצא זרם הסילון, וכן העצמה והמבנה שלו משתנים ממשטר זרימה אחד לשני, בשל התהליכים הדינאמיים השונים המתחזקים אותו. ישנם שני תהליכים עיקריים ה"מתחרים" ביניהם על התחזוקה של זרם הסילון: האחד הוא הסעה של התנע שמקורו בסיבוב כדור הארץ מקווי רוחב נמוכים, לקווי רוחב גבוהים יותר. תהליך זה גורם להיווצרות זרם סילון סובטרופי. התהליך השני הוא ערבוב של תנע על ידי גלים, המוגדרים כסטיות מהממוצע על פני קווי האורך. לגלים אלו תכונה מיוחדת, הנובעת משימור עירבוליות פוטנציאלית, וגורמת להיווצרות של זרם סילון בקו הרוחב שבו נמצא מקור האנרגיה של הגלים. זרם סילון זה נקרא זרם סילון המונע על ידי גלים. ישנם מצבים בהם שני זרמי הסילון קיימים בו זמנית ומצבים בהם הם מתמזגים לזרם סילון אחד. בשל האופי הלא ליניארי של המערכת, המתבטא בהשפעות הדדיות בין זרם הסילון והגלים ובין הגלים לבין עצמם, קשה לחזות את משטר הזרימה בהינתן התנאים החיצוניים.

יחד עם תלמידת המחקר אורלי לחמי, הם הראו שניתן בעזרת מודל ממוחשב פשטני שייצרו לשחזר את משטרי הזרימה השונים וללמוד על התהליכים המאפשרים את קיומם. בתמונה נראה שדה העירבוליות הפוטנציאלית של הזרימה בשלושת משטרי הזרימה העיקריים, שבכל אחד מהם מתקיים סוג אחר של זרם סילון – זרם סילון סובטרופי, זרם סילון מעורב וזרם סילון המונע על ידי גלים. בכל משטר זרימה מתקיימים גלים בעצמות ובסקאלות אורך שונות. מן הנתונים עולה כי קיומו של זרם סילון סובטרופי מתאפשר כאשר האינטראקציה עם הגלים חלשה וקורית בקווי רוחב מרוחקים ממרכז זרם הסילון. זרם סילון מעורב מתקיים כאשר עצמת הגלים היא בינונית, ואז נוצר משוב חיובי בין זרם הסילון ובין גל מספר חמש המשמר את זרם הסילון במקומו. זרם סילון המונע על ידי גלים מתקיים כאשר עצמת הגלים גבוהה והעברת האנרגיה בין אורכי הגל השונים נהיית חשובה.

​