2022 Fiscal Year Annual Research Report
地球流体方程式に現れる異方性と特異極限問題の数学解析
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19K03584
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高田 了 東京大学, 大学院数理科学研究科, 准教授 (50713236)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Navier-Stokes方程式 / Boussinesq方程式 / 回転流体 / 時間減衰評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度も昨年度までに引き続き，地球流体力学に現れる非線形偏微分方程式の数学解析に関する研究を行った．特に本年度は，回転による Coriolis 力の影響を考慮した非圧縮性 Navier-Stokes 方程式の時間大域解の漸近挙動，および回転と安定成層の影響を考慮した非圧縮性 Boussinesq 方程式の線形解評価に関して考察した．
（1）Coriolis 力付き非圧縮性 Navier-Stokes 方程式の時間大域解の漸近挙動：3次元全空間において，回転による Coriolis 力の影響を考慮した非圧縮性 Navier-Stokes 方程式の初期値問題に関して研究を行った．初期速度場に1次多項式の重み付き可積分性を仮定した際に，同方程式の時間大域解に対して，回転による分散性の効果を含む時間減衰評価を導出した．更に解の長時間挙動を考察し，時間無限大において解が，線形解の積分核の1階導関数に修正項を加えたものに収束することを証明した．本研究で得られた解の漸近挙動は，回転の影響が無い場合は，通常の Navier-Stokes 方程式に対する先行研究結果に対応するものである．
（2）3次元層状領域における非圧縮性 Boussinesq 方程式の線形解評価：水平方向は全平面かつ鉛直方向に周期性を課した3次元層状領域において，回転と安定成層の影響を考慮した非圧縮性 Boussinesq 方程式の初期値問題に関して研究を行った．本年度は線形解評価を考察し，回転および安定成層に対応した歪対称線形作用素から生成される時間発展作用素に対して，時間減衰評価および時空間積分評価を導出した．
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