中国科学院上海天文台-地球物理和天体物理流体力学系列讲座

报告题目：滑移条件下旋转对流壁面模式的流动稳定性

报告人： 吴文韬 博士 (复旦大学)

报告地点: 三楼中会议室

报告时间：2026年 4 月 29 日（周三） 下午3:00

报告摘要：

旋转是从根本上塑造地球流体运动的关键物理因素，其影响贯穿地核、海洋与大气等多层动力学过程。它深刻调控着能量输运、物质混合及磁场产生等关键地球物理现象，这一特征在地球外核中尤为显著。在强旋转条件下，外核流体遵循泰勒-普劳德曼约束（TPC），形成准二维地转流与柱状对流结构。此外，旋转与外核几何结构的耦合导致核内流动呈现区域分化。切柱面（TC）作为分隔极区与赤道区域的虚拟边界，从固态内核赤道边缘沿旋转轴延伸，将液态外核的极区与赤道流场分隔开来。对于地球外核高纬度区域，TC 附近的流动对地磁场的产生与演化至关重要。

我们通过实验与数值模拟，在旋转瑞利-贝纳德对流中构建了由环形结构生成的切柱面并发现了一种切柱面模态（TC-mode）。此模态在临界点经超临界分岔形成逆行涡链。采用滑移导热边界条件建模，可定量确定 TC-mode的起始阈值。TC-mode具有拓扑保护特性，在多种几何边界下均能保持流动结构与平稳集体运动。本系统中，它是强化热输运的关键中间态，连接壁面模态与主体对流模态，并在 TC 附近形成局域热通量峰值。这一发现揭示了由TC虚拟边界触发的流动不稳定性，并加深对于行星核涡旋动力学与热输运过程的理解。

报告人简介：