Diapycnal transport from bottom boundary layers to interior waters over sloping topography
| Project/Area Number |
19H01970
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
遠藤 貴洋 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (10422362)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松村 義正 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (70631399)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥10,140,000 (Direct Cost: ¥7,800,000、Indirect Cost: ¥2,340,000)
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| Keywords | 乱流混合 / 海底斜面 / Tidal straining / 乱流微細構造観測 / 三次元非静水圧モデル |
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| Outline of Research at the Start |
東シナ海陸棚斜面域の海底に超音波ドップラー多層流向流速計を設置し、その直上に乱流微細構造プロファイラーを投入することによって、乱流運動エネルギーの生成率と散逸率を同時に計測する。両者の差から乱流混合に使われたエネルギーを算出し、乱流運動がもたらす鉛直方向の密度フラックスを明らかにする。その収束・発散から、海底混合層内を斜面沿いに移動しつつ密度躍層へと湧昇し沖側へ戻る二次元循環の大きさを定量的に見積もる。観測結果をもとに、三次元非静水圧モデルを用いて数値シミュレーションを実施し、海底混合層内における懸濁粒子の斜面沿い方向の輸送量ならびに、海底混合層から密度躍層への懸濁粒子の輸送量を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2021年7月に長崎大学水産学部練習船・長崎丸に乗船し、東シナ海陸棚斜面域にて乱流微細構造観測を行う計画であったが、新型コロナウイルス感染症拡大の影響により、航海そのものが中止されてしまった。そこで、前年度までに取得した乱流微細構造観測データを詳細に解析して、ラージ・エディー・シミュレーションの結果から提案された、海底混合層内における乱流パラメタリゼーションの有効性を実証した。さらに、海底混合層上端での密度フラックスを計算する際に誤差の一因となる非線形短周期内部波について、その振幅・伝播方向・伝播速度を、海底に設置した超音波ドップラー多層流向流速計（ADCP）一台のデータのみから正確に見積もる手法の開発に成功し論文を出版した。また、前年度に二次元・回転系で実施した非静水圧モデルkinacoによる数値シミュレーションを三次元・回転系に拡張して、tidal strainingにより海底混合層内で浮遊した懸濁粒子の正味の移動を計算した。その結果、三次元性を考慮した場合にも、粒径の小さい粒子は従来の研究で指摘されているように斜面を登る方向に移動し、粒径の大きな粒子は重力の影響が勝って逆に斜面を下る方向に移動することが確認された。
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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
観測面では、新型コロナウイルス感染症拡大の影響で航海そのものが中止されてしまうという想定外の事態に見舞われたものの、前年度までに取得した乱流微細構造観測データを詳細に解析することで、数値シミュレーション結果からの提案に留まっていた、海底混合層内における乱流パラメタリゼーションの有効性を実証することに成功したほか、非線形短周期内部波の振幅・伝播方向・伝播速度を、海底に設置した超音波ドップラー多層流向流速計（ADCP）一台のデータのみから正確に見積もる手法を開発し論文として出版することができた。理論面では、前年度の二次元計算で得られた、Tidal strainingによって海底混合層内で浮遊した懸濁粒子の移動方向が粒径に依存するという数値シミュレーション結果が三次元計算においても確認され、次年度、サブグリッドスケールのパラメタリゼーションに対する依存性を検討することで、懸濁粒子の輸送量の正確な見積もりが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに実施した乱流微細構造観測の結果を詳細に解析し、海底混合層内の乱流運動がもたらす鉛直方向の密度フラックスを明らかにする。夏季に予定されている長崎大学水産学部練習船・長崎丸の観測航海時に、東シナ海陸棚斜面域にて、乱流微細構造プロファイラー（TurboMAP）を用いて乱流運動エネルギー散逸率、水温・塩分、濁度を、5ビーム超音波ドップラー多層流向流速計（ADCP）を用いて乱流運動エネルギー生成率と潮汐流を計測し、海底混合層上端の密度フラックスを見積もる。その際、今年度導入したより測定範囲の広いADCPを用いて内部潮汐波を同時観測し、波の上下動に伴って生じる誤差の除去を試みる。非静水圧モデルkinakoを用いて、Tidal strainingに伴う懸濁粒子の動態に関する完全三次元シミュレーションを実施し、海底混合層内における懸濁粒子の斜面沿い方向の輸送量、ならびに、海底混合層から密度躍層への懸濁粒子の輸送量を明らかにするとともに、サブグリッドスケールのパラメタリゼーションに対する依存性を検討する。
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Report
(3 results)
Research Products
(10 results)
