2012 Fiscal Year Annual Research Report
超深海乱流の高精度パラメタリゼーションとその組込みによる新たな深層循環像の提示
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24340109
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
日比谷 紀之 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80192714)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 潮汐流 / 内部波 / 海底地形 / 乱流混合 / 超深海 / 非線形相互干渉 / エネルギー散逸 / パラメタリゼーション |
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| Research Abstract |
平成24年7月 および 9月に行った観測は、台風の影響や深海乱流計の紛失のため、計画通りに実施することができず、解析に必要な乱流データが入手できなかったので、平成25年度に再度観測・データ解析することとし、平成24年度は、主に数値実験を中心に研究を進めた。具体的には、普遍平衡内部波場を組み込んだ鉛直２次元の数値モデル内で、潮汐流速、海底地形の凹凸の水平波数、成層の強さを様々に変化させ、潮汐流と深海における海底地形との相互作用によって励起された内部重力波とその普遍平衡内部波場との相互干渉を直接再現することによりエネルギー散逸率の鉛直分布を詳細に調べた。
その結果、深海の海底地形上での内部波の応答が２つの無次元パラメータ Te=Uo/ωl、N*=N/ω [Uo: 潮流の振幅、l: 海底地形の水平スケール、N: 海底近傍での浮力周波数、ω: 潮汐周波数] を用いることによって、Internal Tide, Evanescent Wave, Partial Quasi-Steady Wave, Quasi-Steady Wave の４つの力学レジームに分類できることを確認した。さらに、潮汐流が強くなり、励起される内部波が Partial Quasi-Steady Wave や Quasi-Steady Wave になってくると、深海の海底地形上におけるエネルギー散逸率の大きさ、その減衰スケールともに、既存の海底境界混合のパラメタリゼーション(St. Laurent et al.,2002)による予報値と大きく乖離してしまい、海底地形上におけるエネルギー散逸量の見積もりに大きな差異が生じてしまうことが明らかになった。
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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
平成25年6月に行われた鹿児島大学水産学部の練習船「かごしま丸」による沖縄トラフ南部海域の観測航海、および、平成25年10月に行われた東京海洋大学海洋学部の練習船「神鷹丸」による伊豆－小笠原海域の観測航海に参加し、電磁流速計を取り付けた深海乱流計による海面から海底直上までの乱流観測を行って、様々な海底地形の凹凸に起因した深海乱流混合の強度分布に関するデータを集積した。観測結果を解析してみたところ、深海の海底地形上におけるエネルギー散逸率の大きさ、その減衰スケールともに、既存のパラメタリゼーション(St.Laurent et al.,2002)による予報値とは大きく乖離してしまうことが確認された。平成24年度に行った数値実験の結果とあわせて考えると、この観測結果は、「潮汐流と海底地形の凹凸との相互作用の強度に依存して、海底から鉛直上方に伝播していく内部波の性質が大きく変化してしまう」という事実を深海乱流混合のパラメタリゼーションに反映させる必要のあることを強く示唆している。
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| Strategy for Future Research Activity |
「深海における内部波の発生機構」および「内部波の非線形相互干渉の力学機構」に立脚した深海乱流混合のパラメタリゼーションの定式化を行うとともに、式中に含まれる各物理量を世界大洋の海域ごとにおさえることで、深海における乱流混合強度のグローバルマッピングを行う。こうして得られた「2000m以深での鉛直乱流混合係数の分布」を、研究代表者によってすでに明らかにされている「深度2000m以浅の鉛直乱流混合係数の分布」とあわせ「鉛直乱流混合係数のグローバルな３次元的マッピング」を完成させる。さらに、明らかにした鉛直乱流混合係数の３次元的なグローバル分布を海洋大循環モデルCOCOに組込んで数値計算を行う。得られた計算結果を St.Laurent et al.(2002) など従来型のパラメタリゼーションを組み込んだ計算結果と比較することにより、本研究の成果を確認するとともに、現段階で最も高精度な深層海洋大循環像を確立していく。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成24年7月に観測を行い、深海乱流に関するデータを入手する予定であったが、台風の影響により、全く観測を行うことができなかった。そこで、急遽、再度の観測を10月に行ったが、乱流観測器を紛失する事態となり、またもやデータを入手することができなかった。以上の理由から、解析すべきデータが著しく不足したため、観測およびデータ解析を平成25年度に再度試みることになった。
物品費として、流速計部品に200,000円、旅費として、沖縄海域での観測などに300,000円、謝金として、2,000,000円、その他として観測器輸送費などに125,000円必要である。
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