2021 Fiscal Year Annual Research Report
海洋表層における波・流れ相互作用：力学の新展開と混合特性の全球評価
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19H01968
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉川 裕 京都大学, 理学研究科, 教授 (40346854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
馬場 康之 京都大学, 防災研究所, 准教授 (30283675)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 波と流れの相互作用 / 海洋表層混合 / 波解像数値実験 / 乱流・波浪観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
砕波しない波が単独で引き起こす混合に関する数値実験を、波解像数値模型を用いて行い、成層の有無の影響と波長や振幅に対するパラメター依存性を調べた。成層の有無は、波と流れの相互作用による２次循環の生成と混合に本質的な影響を与えないことを、エンストロフィーの収支解析により確認した。また、成層により混合した層の深化速度は抑えられるが、水面近くの渦拡散係数値は同程度であることも確認した。波長と振幅を変えた実験からは、波長が大きく、振幅と波長の比（波形勾配）が大きいほど深くまで混合が達し、渦拡散係数も大きくなることが分かった。
また、和歌山県白浜沖に設置した音響ドップラー流速計で得た乱流データと、海洋観測塔で得た気象・波浪データおよび水温データとを合わせて解析を行った。風は弱いが波は高い事例を抽出し、その時刻における乱流運動エネルギー散逸率を評価したところ、風では説明できない大きさの乱流運動エネルギー散逸率が見出され、波が単独で引き起こす混合が現実海洋でも生じている可能性を示唆する結果を得た。ただし、そのような事例は僅かであり、海洋全体の混合に対する寄与は限定的である可能性が高い。
さらに、九州大学応用力学研究所の深海水槽を用いて、波が単独で引き起こす混合に関する室内実験を行った。水中に発生させたマイクロバブルにレーザーをあてて水の動きを可視化したところ、波の発生とともに生じる２次循環を捉えることに成功した。この２次循環の幅は時間と共に増大するが、その変化は数値実験や理論と整合的であることも確認した。水温の時間変化は波の発生後間もない頃には数値実験と同様の変化を示したが、長時間経過すると数値実験の結果以上に水温が低下する。この結果は先行研究の室内実験にも見られるが、波による混合とは無関係であることが強く示唆せれた。
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| Research Progress Status |
令和3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 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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