2016 Fiscal Year Research-status Report
海洋大循環における非線形性とノイズ外力のカップリング
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16K13879
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
松浦 知徳 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 教授 (10414400)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
下川 信也 国立研究開発法人防災科学技術研究所, その他部局等, 総括主任研究員 (40360367)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 海洋大循環シミュレーション / 北太平洋亜熱帯循環 / 黒潮－黒潮続流反流 / 長周期変動 / ダブルジャイヤ / 引き込み現象 / 確率共鳴現象 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．単純海洋モデルによる外力応答の数値実験と現象のメカニズムの解明
北太平洋の海洋循環には，西岸境界流の安定した状態と不安定な状態，すなわち黒潮大蛇行と非蛇行の間の遷移などの様々な振動現象が存在する．これらの現象は，非線形海洋系でよく見られる同期や確率的共鳴などの非線形リズム現象に関連していると考えられている．同期化は，それらの非線形相互作用のために異なる周期を有する2つ以上の自律発振システムのリズムの調整（例えば，周波数および，または位相ロック）である．確率的共鳴は，非線形システムに十分なノイズが加えられると，潜在的な信号の一部が閾値を超えることがある現象である．これらを実際の信号として検出することができる．今年度は，海洋ダブルジャヤの応答を，1.5層の準地衡流モデルを用いた風応力時間変動の違いに応じた風の影響を調べ，一般的な海洋循環におけるこれらの非線形現象の発生の可能性を検討した．
２．海洋大循環シミュレーション: 北太平洋亜熱帯循環系の海洋独自に発生する7~8年周 期変動
海洋大循環モデルを用いて，風応力時間一定の下で82年間の長期シミュレーションを行ない，北太平洋亜熱帯域の海洋独自に発生する長周期変動メカニズムの解明を試みた． その結果，亜熱帯循環域でのEOF解析から，空間モード１は黒潮続流の流軸の南北移動のモードで，空間モード2と3は亜熱帯循環域内を7~8年の長周期をもって西方へ伝播する傾圧第1ロスビー波のモードであることが示された．後者のモードの周期現象について相関関係を調べたところ，北太平洋亜熱帯循環 および黒潮再循環と黒潮続流再循環の強さはすべて7~8年のスペクトルピークを持ち，互いにラグ相関関係のあることがわかった．この長周期変動は，北太平洋亜熱帯循環における海洋独自に発生する自律的な現象であり，その周期現象が現実にも起こっていることが示唆される．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
平成28年度の計画に対して予定通り，以下の研究を実行できた．
サブテーマ①：「単純海洋モデルによる外力応答の数値実験と現象のメカニズム解明」において，海洋モデル（準地衡流モデル）を使って，外力としての風応力を季節変動させ、また、赤色雑音を付加することにより海洋に起りうる変動と風応力の季節変動の性質（振幅と周期）と付加する赤色雑音の性質（振幅と相関時間間隔）との関係を検討した．そのことから，モデル海洋における非線形系特有の秩序形成現象（引き込み現象，確率共鳴現象，確率同期現象）の役割を明らかにすることができた．
サブテーマ②：「北太平洋海洋大循環モデルによる外力応答の数値実験と現象のメカニズムの解明」において，風応力時間一定下で，北太平洋海洋大循環モデル(MOM3)による長期数値実験を行い，その結果をEOF解析およびSOM解析を組み合わせて黒潮－黒潮続流域の流れのパターン分類を行った．その解析を基に，この海域の代表的なパターン間（安定的および不安定的）の間の遷移過程を検討できた．
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| Strategy for Future Research Activity |
(1)「単純海洋モデルによる外力応答の数値実験と現象のメカニズムの解明」において，”Intermittency of a strong eastward jet in a double gyre ocean forced by seasonal varying wind stress” を投稿し，また，「海洋ダブルジャイヤにおける確率同期，その2」を論文にする．
(2)「北太平洋海洋大循環モデルによる外力応答の数値実験と現象のメカニズムの解明」において，風応力一定、また風応力季節変動海洋大循環シミュレーションの結果についてロスビー波の北東からの伝播と黒潮，黒潮続流域の変動の同期現象として捉えて解析する．また，風応力の外力の強さを変えた3ケースのシミュレーション結果を比較検討することにより，非線形力学における多重解の観点から黒潮大蛇行を解明する．
(3)「単純海洋モデルと海洋大循環モデル、観測・同化データの比較」において，(1)と(2)の計算結果と日本列島太平洋側20観測点の潮位データ（1961年‐ 2010年）および「北西太平洋長期再解析データセット（FOR A-WNP30）（1982年‐2014年）の比較を行い， 数値モデルの結果が，潮位をどの程度再現できているかについて，統計的な解析を行う．また，FORA-WNP30を(2)の研究の観点から統計解析，①スペクトル解析，② EOF解析，③SOM解析から調べる．
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| Causes of Carryover |
ほぼ，計画通りに予算執行を実施したが，端数として8,413円の残額が発生した．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度の消耗品として追加して使用する．
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