2014 Fiscal Year Research-status Report
海洋混合層における乱流パラメタリゼーションと粒子状物質の動態
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26740009
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| Research Institution | National Institute for Environmental Studies |
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Principal Investigator |
古市 尚基 独立行政法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 特別研究員 (70588243)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 海洋乱流 / 粒子状物質 / LES / パラメタリゼーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、海洋の広域数値モデル内における乱流パラメタリゼーション手法を検証・改良することである。平成26年度は、Large Eddy Simulation (LES) と呼ばれる、海洋物理学の分野では特に日本においてその利用が限られていた乱流計算のための数値手法を用いて、東シナ海や東京湾などの河川水や海面加熱の影響が顕著な沿岸域、および、沖縄トラフ海底付近などの成層強度が弱い深海域を想定した表層・海底混合層過程の数値実験を行った。得られた結果を現実海洋における乱流強度データと比較することで、LES実験の妥当性を確認した。LES実験の結果に基づいて広域海洋数値モデル内に組み込むための海洋物理場（流速・密度場）に関する既存の乱流パラメタリゼーション手法を乱流長さスケール等の「微視的」な観点から調べた結果、大気境界層用に開発されたNakanishi-Niino 手法を乱流強度が密度成層に応じてさらに制限されるように修正することで、LES で計算された海洋応答を良好に再現できることが分かった。次年度に予定しているLES モデルを用いた海洋内の粒子状物質動態に関する研究実施にむけて、そのためのモデル整備、および、鉛直2次元断面上における基礎的な考察を行った。
今日、高解像度の海洋広域数値シミュレーションに対する社会的期待が益々高まる一方で、様々な時空間スケールの海洋運動や物質輸送に影響を及ぼす乱流混合過程を陽に扱うことは依然として甚だ困難である。本研究の実施を通じて、海水温変動などの気候的観点に加え、東シナ海における植物プランクトンへの栄養塩供給、東京湾における貧酸素化、東日本沿岸における137Csの拡散・堆積・巻き上げ、および海底掘削活動に伴う栄養塩・有害物質の拡散・堆積・巻上げなどの多様な海洋環境・生態系問題の評価とその予測能力向上に対する貢献が期待される。
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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26年度内の実施を予定していた、(1)LESモデルと現場乱流観測データとの比較、(2)「海洋物理場」乱流パラメタリゼーションの検証について知見を得るとともに、平成27年度の実施を予定している粒子状物質の動態に関する数値研究についても、該当する数値実験を進めるためのモデルの整備を進めた。本研究を通じて得た科学的知見を学術大会・集会、学術雑誌で発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初予定していた通り、平成27年度にはLES実験から得た流速・密度場情報を用いた粒子の追跡数値シミュレーションおよびそれに基づく粒子状物質動態に関するパラメタリゼーション手法改良のための解析を、平成28年度には広域の海洋環境シミュレーション上における改良されたパラメタリゼーション手法の性能評価を行う予定である。
本研究における数値実験は膨大な計算量を必要とするため，研究所内または所外のスーパーコンピュータ上で行う。数値実験結果の保存・バックアップのため、記憶装置（外付けハードディスク）を購入する。解析に必要なソフトウェアのライセンスを更新する。成果発表と情報収集のため、国内外の学術大会に参加する。本研究から得られた知見をまとめて誌上発表する。
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| Causes of Carryover |
物品費およびその他に分類される項目に関しては、それぞれ予定額より1-2万円程度下回ったものの、概ね順調に経費を使用した。その一方で旅費に関しては、情報収集と研究成果発表のための学会参加等を目的とした費用を計上していたが、国際学会への参加関連費用が計画当初の予想より低くなったことを主たる要因として、合計で15万円程度予定額を下回った。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成27年度用として当初計上した費用（主に旅費、その他）とともに、学会参加や成果発表に関連した費用の一部として、効果的に使用したいと考えている。
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