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地球の気候システムにおけるエントロピー最大生成説の検証とその一般化

Research Project

Project/Area Number 17654090
Research Category

Grant-in-Aid for Exploratory Research

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field Meteorology/Physical oceanography/Hydrology
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

小澤 久  Hiroshima University, 大学院・総合科学研究科, 准教授 (30371743)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 下川 信也  防災科学技術研究所, 主任研究員 (40360367)
沢田 康次  東北工業大学, 情報通信工学科, 教授 (80028133)
開發 一郎  広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (60160959)
Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2007: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords気候システム / 流体システム / 熱力学 / エントロピー
Research Abstract

最終年度は,海洋の大循環モデルを用いた数値実験を行い,外部から擾乱を加えた時の海洋循環の応答を詳しく調べた。研究の結果,海洋循環は循環の沈み込み部分への擾乱に強く影響を受ける事,そして小さい擾乱を加えると循環の状態がエントロピー生成率の小さい状態から大きい状態へと非可逆的な変化を起こす事が明らかになった。この結果は,エントロピー生成率を熱力学的ポテンシャルと考え,そのポテンシャルの極小点に向かってシステムの状態が変化するという考えで理解できる事がわかった。これらの結果は,地球の気候に大きな影響を与える海洋の深層水循環の変動に対する新しい視点を与える可能性がある。
また,熱帯性低気圧の発達過程について有効エネルギーの供給と散逸という熱力学的過程から研究を行った。その結果,熱帯性低気圧も有効エネルギーの供給率と散逸率を増やす方向に発達するという考えで,その最大風速と経路を説明できる可能性が示された。
以上の結果は,国内外の3つの学会で発表され,またポルトガルのリスボンで開かれた国際ワークショップで招待講演として発表された(学会発表参照)。また,研究成果をアメリカ地球物理学連合のGeophysical Research Letters誌に投稿した所,2名の匿名の査読者によって高く評価され,エディターの注目論文(Editor's Highlight)として出版されて注目を集めた(雑誌論文,備考参照)。
今後,この熱力学の概念を一般化し,非線形非平衡系に対する一般原理を構築していく計画である。

Report

(3 results)
  • 2007 Annual Research Report
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (9 results)

All 2007 2005 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (4 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Thermodynamics of irreversible transitions in the oceanic general circulation2007

    • Author(s)
      S. Shimokawa and H. Ozawa
    • Journal Title

      Geophysical Research Letters 34

    • Related Report
      2007 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 気候とエントロピー2005

    • Author(s)
      小澤 久
    • Journal Title

      物理科学雑誌「パリティ」 Vol.20,No.8

      Pages: 24-31

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Journal Article] 海洋大循環におけるエントロピー生成率のより高い方向への不可逆的遷移2005

    • Author(s)
      下川信也, 小澤 久
    • Journal Title

      日本物理学会誌 Vol.60,No.11

      Pages: 867-871

    • NAID

      110002961807

    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Presentation] Maximum extraction and dissipation of available energy: Homogeneous turbulence, ocean circulation and tropical cyclones(Invited lecture)2007

    • Author(s)
      H. Ozawa and S. Shimokawa
    • Organizer
      Computational Modelling of the Earth/Life System: A Workshop on Daisyworld and the Principle of Maximum Entropy Production
    • Place of Presentation
      Lisbon, Portugal
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] On analysis of typhoon activities from a thermodynamic viewpoint2007

    • Author(s)
      S. Shimokawa, T. Kayahara, H. Ozawa, and T. Matsuura
    • Organizer
      4th Annual Meeting of the Asia Oceania Geosciences Society
    • Place of Presentation
      Bangkok, Thailand
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 熱力学的視点からの台風の活動度の解析について2007

    • Author(s)
      下川信也, 栢原孝浩, 小澤久, 松浦知徳
    • Organizer
      日本気象学会春季大会
    • Place of Presentation
      東京
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Presentation] 大気大循環モデルによる温暖化実験の台風の最大可能強度について2007

    • Author(s)
      栢原孝浩, 下川信也, 小澤久, 松浦知徳
    • Organizer
      日本気象学会秋期大会
    • Place of Presentation
      札幌
    • Related Report
      2007 Annual Research Report
  • [Book] Non-equilibrium Thermodynamics and the Production of Entropy : Life, Earth, and Beyond, Chapter 10, "Thermodynamics of the oceanic general circulation : A global perspective on the ocean system and living systems", 121-134.(A.Kleidon and R.D.Lorenz eds.)2005

    • Author(s)
      S.Shimokawa, H.Ozawa
    • Total Pages
      260
    • Publisher
      Springer-Verlag, Berlin
    • Related Report
      2005 Annual Research Report
  • [Remarks] 上記の研究論文は,Geophysical Research Letters誌(Impact factor=2.602)のエディターが注目する論文(Editor's Highlight)に選ばれ,アメリカ地球物理学連合のweb-siteに紹介記事が掲載された。

    • URL

      http://www.agu.org/sci_soc/jh/2007-06-29.htm1#ten

    • Related Report
      2007 Annual Research Report

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Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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