回転球面上の乱流散逸過程におけるロスビー波の役割:惑星大気の東西風分布をにらんで

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07640566
• Research Category: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 林 祥介 東京大学, 大学院・数理科学研究科, 助教授 (20180979)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 竹広 真一 九州大学, 理学部, 助手 (30274426) ; 山田 道夫 東京大学, 大学院・数理科学研究科, 教授 (90166736)
• Keywords: ロスビー波 / 球面非発散流体 / 乱流 / 惑星大気 / 波と平均流加速 / スーパーロ-テーション / 大気大循環 / 角運動量収支

Research Abstract

本研究の目的は,地球・惑星大気で観測される東西平均流の緯度分布の構造を考察することを念頭に,回転球面上の非発散2次元流体系の振舞いを考察することにあった.今年度の主たる目標は具体的な結果を得ることよりも計算環境の整備・ソフトウェア構造の再構築にある.東大と九大との計算環境の整備はほぼ完了しインターネットを介してのソフトウェア資源の共有化と環境の統合化はおおむね完成した.本来ソフトウェアの再構築に入らねばながなかったわけであるが上記作業に時間を取られたため,高次元のモデル(3次元球対流モデル,浅水波モデル)とのソフトウェア共通化と構造化を計りトランスペアレントな構造に改変することが遅れている.本報告書作成時点において予備実験に踏み込めていない.
2次元モデルと3次元モデルとの対応づけを進めるのに付随して,逆に,解の構造にロスビー波による運動量輸送として統合的に理解しうる構造のあることが発見された.今年度の理論的考察は3次元系をモデル化して2次元系に対応づけて考えることに重点が置いた.3次元球殻系での計算によって赤道加速がおこる条件を調べ,その条件を球面幾何学に制約されたロスビー波の性質として記述することに成功した.
球殻の回転が速い場合には赤道域では常に西風加速になる.これは擾乱の軸が回転軸と平行になってしまいそれを線形渦力学すなわちロスビー波としてとらえればが常に東風運動量を半径内側,よって赤道から極向きに輸送する形になっているからである.回転が遅い場合には西風加速と東風加速が両方存在しうる.ロスビー波と慣性波とを区別しなければならないからである.

Research Products

• [Publications] Takehiro,S.: "Boussinesq convection in rotatiing spherical shells.-A study on the equatorial superrotation." The Earth's Central Part:Its Structure and Dynamics,edited by T.Yukutake,TERAPUB,Tokyo. 123-156 (1995)
• [Publications] Hayashi,Y.Y.: "A model of the entry of comet Shoemaker-Levy 9 into Jupiter's Atmosphere." Proceedings of the 28the ISAS Lunar and Planetary Symposium.1-13 (1995)