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2010 Fiscal Year Annual Research Report

地球科学的な熱対流系における流れパターン形成

Research Project

Project/Area Number 20340018
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山田 道夫  京都大学, 数理解析研究所, 教授 (90166736)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 竹広 真一  京都大学, 数理解析研究所, 准教授 (30274426)
岡本 久  京都大学, 数理解析研究所, 教授 (40143359)
林 祥介  神戸大学, 理学研究科, 教授 (20180979)
Keywords熱対流 / 球殻内対流 / 回転流体 / 安定性
Research Abstract

前年度に引き続き,地球や惑星の内部対流を意識した回転する球殻内の対流パターンを調べた.これまで比較的小さなRayleigh数と回転角速度の場合に発生する3次元熱対流について,定常解の計算とその線形安定性計算を実施して,臨界安定性曲面の一部を求め最初の分岐解の東西位相速度が回転角速度との大小関係を一定に保たないことを確認し,その現象が,解の分岐や多価性によるものではなく解の連続的変化によるものであることを見出した.今年度はまず,数値計算法を検討することで,この性質をより広いパラメータ領域において検討し,このような東西位相速度の変化が,対流パターンのなすコラムが回転軸方向に直線的に延びているかそれとも球面境界に沿って曲がっているか,という竹広の提唱した特徴と,さらに,対流パターン中で低緯度域に誘起される東西平均流の強弱,によって引き起こされていることを確認した.続いて,惑星の内部対流においては内部境界および外部境界も有限質量をもつ物体であることを考慮して,現実には内球および流体部分の回転角速度が異なる可能性を検討するため,まず,この定常対流パターンにおいて流体が境界に及ぼすトルクに関する予備的計算を実行した.その結果,このトルクはゼロではなく,その値も内球の回転角速度を短時間の間に有意に変化させるほどの大きさを持つことを見出した.これは,内球の回転角速度と流体部分の回転角速度が異なる定常対流パターンが存在することを示唆しており,詳細は次年度に継続して調べる予定である.

  • Research Products

    (12 results)

All 2011 2010

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 4 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Retrograde equatorial surface flows generated by thermal convection confined under a stably stratified layer in a rapidly rotating spherical shell2011

    • Author(s)
      S.Takehiro
    • Journal Title

      Geophysical and Astrophysical Fluid Dynamics

      Volume: 105 Pages: 61-81

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 回転球殻内のBoussinesq熱対流問題の安定性と分岐構造2011

    • Author(s)
      木村恵二
    • Journal Title

      京都大学数理解析研究所講究録

      Volume: 1724 Pages: 200-211

  • [Journal Article] Long-time asymptotic states of forced two-dimensional barotropic incompressible flows on a rotating sphere2010

    • Author(s)
      K.Obuse
    • Journal Title

      Physics of Fluids

      Volume: 22 Pages: 05601-1,05601-9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the retrograde propagation of critical thermal convection in a slowly rotating spherical shell2010

    • Author(s)
      S.Takehiro
    • Journal Title

      Journal of Fluid Mechanics

      Volume: 659 Pages: 505-515

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Kinetic energy budget analysis of spiraling columnar critical convection in a rapidly rotating spherical shell2010

    • Author(s)
      S.Takehiro
    • Journal Title

      Fluid Dynamics Research

      Volume: 42 Pages: 055501(15)

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 回転球面上の極冠流れの西岸強化流への転移について2011

    • Author(s)
      谷口由紀
    • Organizer
      第60回理論応用力学講演会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      2011-03-10
  • [Presentation] 回転球殻内のBoussinesq熱対流の安定性と分岐構造2010

    • Author(s)
      木村恵二
    • Organizer
      日本物理学会(秋季大会)
    • Place of Presentation
      大阪府立大学
    • Year and Date
      2010-09-25
  • [Presentation] Bifurcation structure of zonal flow solutions on a rotating sphere2010

    • Author(s)
      Eiichi Sasaki
    • Organizer
      Dynamics Days Europe 2010
    • Place of Presentation
      University of Bristol, UK
    • Year and Date
      2010-09-09
  • [Presentation] 回転球殻内におけるBoussinesq熱対流の安定性と分岐構造2010

    • Author(s)
      木村恵二
    • Organizer
      日本応用数理学会 2010年度年会
    • Place of Presentation
      明治大学
    • Year and Date
      2010-09-08
  • [Presentation] Stability and bifurcation diagram of Boussinesq thermal convection In a rotating spherical shell2010

    • Author(s)
      K.Kimura
    • Organizer
      12^<th> Symposium of Study of the Earth's Deep Interior (SEDI)
    • Place of Presentation
      University of California, Santa Barbara, USA
    • Year and Date
      2010-07-21
  • [Presentation] 回転球殻内におけるBoussinesq熱対流の有限振幅パターンの安定性と伝播方向について2010

    • Author(s)
      木村恵二
    • Organizer
      2010年日本地球惑星科学連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県千葉市)
    • Year and Date
      2010-05-24
  • [Presentation] 回転球面上の帯状流の分岐2010

    • Author(s)
      佐々木英一
    • Organizer
      青山数理セミナー
    • Place of Presentation
      青山学院大学(招待講演)
    • Year and Date
      2010-05-20

URL: 

Published: 2012-07-19  

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