2维带部分粘性Tropical Climate方程的整体适定性
Global Regularity of the 2D Tropical Climate Model with Partial Dissipation
Received: 2020-10-16
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In this paper, we study the global existence and regularity of the 2D generalized tropical climate model, which has the standard Laplacian term Δv in the first baroclinic mode and partial dissipation in the barotropic mode and the temperature equation.
Keywords:
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王文娟, 薛明香.
Wang Wenjuan, Xue Mingxiang.
1 引言
本文主要研究2维带部分粘性的Tropical Climate方程
其中
Tropical Climate方程是由Frierson-Majda-Pauluis[1]通过对完全无粘的Primitive方程中的第一斜压模型采用Galerkin截断推导出来的. 下面我们简单总结一下Tropical Climate方程现有的研究成果. Li和Titi[2]通过引入伪斜压速度
受文章[11]启发, 本文致力于研究2维带部分粘性Tropical Climate方程的整体存在性和正则性, 有下面几种情形.
定理1.1 设
注1.1 若
注1.2 若把定理1.1中粘性系数条件换成
定理1.2 设
注1.3 若
注1.4 令
设
运用定理1.2同样的方法, 可以证明方程(1.1)有唯一的整体光滑解.
局部光滑解的存在性和唯一性, 利用压缩映照原理即可得证, 这里我们省去. 我们主要验证定理1.1和定理1.2中解
引理1.1[12] 假设
其中
最后我们需要提一下, 当
时, 方程(1.1)中粘性项分别是
2 定理1.1的证明
首先, 用基本的能量办法验证解
在方程
这里我们利用了下面的等式
再在方程(2.1)两边关于时间从
对任意
其次, 我们给出解
令涡量
接下来, 在方程
这里我们利用了
和
下面我们使用引理1.1中各向异性的Sobolev不等式和Young不等式, 分别估计
其中
和
从而
对于
故
类似地
对于
又
同样地
所以
考虑
因为
故
利用部分积分法, 有
同时
从而
综合估计式(2.4)–(2.10), 可得
应用Gronwall不等式和(2.2)式, 可得
对任意
最后我们证明
用算子
这里我们使用了下面的等式
和
接下来我们利用部分积分法、各向异性的Sobolev不等式和Young不等式分别估计
其中
类似地
于是
对于
同时
从而
同样地
下面估计
对于
其中
并且
于是
类似地
所以
接下来考虑
这里
我们有
于是
同样地
得到
对于
其中
又
得到
同时
而
有
所以
综合估计式(2.13)–(2.20), 我们有
再根据Gronwall不等式, 有
从而完成了定理1.1的证明.
3 定理1.2的证明
结合方程
应用分部积分法, 我们有
与定理1.1的证明类似, 得到解
对任意
接下来我们证明
用算子
这里我们利用下面的等式
其中
下面我们用部分积分法、各向异性的Sobolev不等式和Young不等式分别估计
其中
同时
有
类似地
因此
同样地, 对于
最后我们估计
其中
从而
综合估计式(3.4)–(3.11), 可得
根据Gronwall不等式, 有
对任意
参考文献
Large scale dynamics of precipitation fronts in the tropical atmosphere: a novel relaxation limit
,DOI:10.4310/CMS.2004.v2.n4.a3 [本文引用: 1]
Global well-posedness of strong solutions to a tropical climate model
,DOI:10.3934/dcds.2016.36.4495 [本文引用: 1]
Spectral analysis and global well-posedness for a viscous tropical climate model with only a damp term
,DOI:10.1016/j.nonrwa.2017.08.004 [本文引用: 1]
Global small solutions to a tropical climate model without thermal diffusion
,
Global strong solutions of the tropical climate model with temperature-dependent diffusion on the barotropic mode
,DOI:10.1016/j.aml.2018.09.009 [本文引用: 1]
Global strong solutions of the 2D tropical climate system with temperature-dependent viscosity
,DOI:10.1007/s00033-020-01321-9 [本文引用: 1]
Global regularity for a class of 2D tropical climate model
,DOI:10.1016/j.jmaa.2016.08.053 [本文引用: 1]
Global regularity for the tropical climate model with fractional diffusion on barotropic mode
,DOI:10.1016/j.aml.2018.02.003 [本文引用: 1]
Global regularity for a class of 2D generalized tropical climate models
,DOI:10.1016/j.jde.2018.11.007 [本文引用: 1]
Global regularity results for the climate model with fractional dissipation
,
Global regularity for the 2D magneto-micropolar equations with partial dissipation
,DOI:10.4208/jms.v49n2.16.05 [本文引用: 2]
Global regularity for the 2D MHD equations with mixed partial dissipation and magnetic diffusion
,DOI:10.1016/j.aim.2010.08.017 [本文引用: 1]
2D tropical climate model with fractional dissipation and without thermal diffusion
,DOI:10.4310/CMS.2020.v18.n1.a11
Global regularity for a 2D tropical climate model with fractional dissipation
,
Local well-posedness for the tropical climate model with fractional velocity diffusion
,
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