2018 Fiscal Year Research-status Report
太平洋の熱帯不安定波から放射される内部波による乱流混合の素過程解明とその影響評価
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17K14389
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
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) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 赤道太平洋 / 熱帯不安定波 / ロスビー波 / 順圧不安定 / 渦位勾配 / 線形安定性解析 / 1.5層浅水モデル / 渦解像海洋大循環モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
太平洋赤道域には，熱帯不安定波 (Tropical Instability Wave, TIW) と呼ばれる顕著な中規模擾乱が存在する。TIWは，熱帯太平洋の東部から中央部にかけてを，ほぼ赤道に沿って約0.5 m/sの速度で西向きに伝播する，波長約1000 km, 周期約25日の波動であり，海面水温フロントの蛇行をはじめ，表層から密度躍層までの水温・塩分／流速など様々な物理量の変動として観測される。TIWはまた，顕著な季節／経年変動を示し，ENSOのような大規模な気候変動現象とも密接に関連することが知られている。このTIWは赤道域の複雑な海流系の不安定によって励起されると推察されているが，その詳細は未だ十分に明らかにされていない。
本年度は，TIWの励起過程を明らかにすることを目的として，赤道ベータ面上における1.5層の浅水モデルを用いた線形安定性解析を実施した。現実的なTIWを再現できている渦解像海洋大循環モデル (OGCM) の結果に基づいて，東西一様な密度躍層および東西流の構造を背景場として仮定した。線形安定性解析の結果，波長・位相速度・成長率・南北構造などがすべて，OGCMで再現されたTIWと整合的であるような不安定モードが得られた。さらに，この不安定モードは，赤道のすぐ北（およそ北緯1度から3.5度）とそのさらに北（およそ北緯3.5度から8度）に捕捉された2つのロスビー波が結合したものとして理解できることを示した。すなわち，これら2つのロスビー波は，それぞれ負および正の局所的な南北渦位勾配の分布を反映して，東向きおよび西向きと反対方向の伝播特性を持っているが，それぞれ西向きの南赤道海流および東向きの北赤道反流による移流効果を受けることで，等しい速度で伝播することが可能になる。その結果として，両者の相互作用による不安定モードが発達することが示された。
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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
2018年度には，前年度までに構築した1.5層の浅水モデルを用いて，熱帯不安定波 (Tropical Instability Wave, TIW) の励起過程の解明に向けた線形安定性解析を予定通り実施することができた。その結果，TIWは，逆向きの伝播特性を持つ2つのロスビー波が平均流による移流効果のもとで結合したものとして理解できることが示された。このように，ほぼ当初の計画通りにTIWの励起過程に関する物理的理解を深めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度には，2018年度までに実施した赤道ベータ面上における1.5層の浅水モデルを用いた線形安定性解析の結果を踏まえ，背景場として仮定する赤道太平洋の密度躍層深や東西流速の南北構造をさまざまに変えながら同様の線形安定性解析を繰り返すことで，熱帯不安定波 (Tropical Instability Wave, TIW) の季節／経年変動をコントロールする背景場の物理パラメータを同定する予定である。この結果に基づいて，TIWによる南北および鉛直方向の熱・運動量輸送を表すパラメタリゼーションの高精度化を行う。得られたパラメタリゼーションは，観測データや海洋大循環モデル (OGCM) による数値実験結果などと比較することで，その有効性の検証を行う。さらに，より現実的な連続成層下で同様の線形安定性解析を行うためのモデルを構築し，得られる不安定モードの分散関係や偏波関係，空間構造などの物理特性をより詳細に解析する予定である。
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| Causes of Carryover |
研究成果発表のための国内・国外出張旅費が予定より安くすんだこと，論文の英文校閲および論文投稿が2019年度にずれこんだことなどから，これらのために計上していた予算の一部を次年度使用額として計上することとした。
2019年度には，大型計算機の使用料に24万円、研究打ち合わせ旅費に5万円、国内学会での成果発表およびその出張旅費に16万円、国際会議での成果発表およびその出張旅費に60万円、論文投稿料に40万円、論文の英文校閲費に5万円、データ解析および図の描画用のソフトの購入に8万円、データ保存用のハードディスク購入に10万円、本研究課題に関連する専門図書の購入に6万円程度の使用を予定している。
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Research Products
(7 results)
