室内実験による対流と波動の相互作用に関する研究

• Project/Area Number: 08740373
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Meteorology/Physical oceanography/Hydrology
• Research Institution: Tokyo Gakugei University
• Principal Investigator: 森 厚 東京学芸大学, 教育学部, 助手 (20272627)
• Project Period (FY): 1996
• Project Status: Completed(Fiscal Year 1996)
• Budget Amount: ¥1,000,000 (Direct Cost : ¥1,000,000); Fiscal Year 1996 : ¥1,000,000 (Direct Cost : ¥1,000,000)
• Keywords: 成層流体 / 積雲対流 / 波動 / 室内実験

Research Abstract

本年度の研究活動を通じて以下のような実績が得られた。
1.対流と波動の相互作用を研究するための室内実験装置の作成
一つは、非回転系で2次元的な(鉛直1次元水平1次元の)流体運動を実験的に調べるための装置を作成した。塩化ナトリウム水溶液で成層させ、これを電気分解して対流を生じさせるために、電極を流体中に配置した点が特徴的である。
もう一つは、回転系での流体運動を実験的に調べるための回転台である。回転数を細かく制御でき、ある程度の負荷に耐えるものを作成した。回転台の上に設置する予定であったが水槽は未完成である。
2.室内実験の成果
実験装置が十分に機能することが確認でき、更に生じる現象の定性的な振舞を観測することができた。すなわち、波の位相速度が対流活動によって減少すること、および波形が変形する様子を観察することができた。
3.理論的な考察
2層流体の簡単なモデルを構成し、数値的に時間積分することで現象の再現を試みた。室内実験の実験結果とは対応関係が必ずしも良くなかったが、位相速度が減少することの理解には役立った。
実験装置を作成することができたこと自身も一つの大きな成果であった。また、回転の効果については十分に検討することができなかったものの、波と対流の相互作用という観点から構成した基本的なモデルでの流体の振舞を記述でき、今後につながる研究ができたと考える。