2017 Fiscal Year Annual Research Report
Quantification of mixing hotspots in the Southern Ocean for accurate modeling of the global overturning circulation
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15H02131
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
日比谷 紀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80192714)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
羽角 博康 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (40311641)
北出 裕二郎 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (50281001)
田中 祐希 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80632380)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 南大洋 / 乱流パラメタリゼーション / 南極周極流 / 風下波 / 投下式乱流計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
南大洋では、海面からの冷却によって重くなり沈み込んだ底層水が、周囲の水塊との混合を経て、太平洋、大西洋、インド洋に送り出されていく。このため、南大洋での乱流混合の定量化は、深層海洋循環を解明する上でも重要な課題となる。
潮汐流の弱い当該海域では、偏西風により励起された南極周極流が卓越し、深海底まで達している。この南極周極流と海底凹凸地形との相互作用により発生し、上方伝播していく風下内部波、および、偏西風の変動に伴って海洋表層で発生し、下方伝播していく近慣性内部波が乱流混合のエネルギー源と推察されているが、厳しい自然環境下にある当該海域での乱流観測は非常に難しく、これまで乱流混合の定量化は、主にパラメタリゼーションの式を用いることで間接的に行われてきた。
本年度は、昨年度に引き続き、オーストラリア南方沖での乱流観測データとの比較から、既存の乱流パラメタリゼーションの南大洋における有効性を検証した。その結果、内部波場の周波数空間の歪みの影響を補正したGregg-Henyey-PolzinパラメタリゼーションやIjichi-Hibiyaパラメタリゼーションは比較的良い再現性を示すものの、周極流フロント域付近では、乱流混合を過大評価してしまう深度が相当数存在することが明らかになった。並行して行った数値実験によれば、表層からの近慣性内部波や海底からの風下内部波は、周極流フロント域で発生する中規模渦に捕捉され、乱流混合には直接関わらない比較的低波数の内部波エネルギーのレベルを上昇させるが、既存のパラメタリゼーションは、これを乱流混合に使用されるものとして算入するため、大きな誤差を生じさせてしまうことがわかった。この結果は、西岸境界流域など、強流に伴って発生する中規模渦が内部波と共存している海域で、安易に既存の乱流パラメタリゼーションを用いて乱流混合の定量化を行うことの危険性を示している。
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| Research Progress Status |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Remarks |
http://www-aos.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~hibiya-lab/
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