| 研究課題/領域番号 |
07459016
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
広領域
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
植田 洋匡 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (70026186)
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| 研究分担者 |
花崎 秀史 国立環境研究所, 大気圏環境部, 主任研究員 (60189579)
烏谷 隆 九州大学, 応用力学研究所, 助手 (30150527)
辰野 正和 九州大学, 応用力学研究所, 助教授 (70038553)
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| 研究期間 (年度) |
1995 – 1996
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| 研究課題ステータス |
完了 (1996年度)
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| 配分額 *注記 |
4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
1996年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1995年度: 3,200千円 (直接経費: 3,200千円)
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| キーワード | 乱流拡散 / オーシャンフラックス / 不安定成層 / 温度境界層 / 熱対流 / 気液界面 |
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| 研究概要 |
最近、ガス吸収の問題は地球温暖化問題と関連して注目を集めている。特に、温室効果気体の大気海洋間の交換過程はオーシャンフラックス問題と呼ばれ、海洋への二酸化炭素の吸収量の評価の不確定性はミッシングシンク問題と呼ばれている。本研究ではガス吸収において気液界面近傍の密度成層(安定、不安定成層)が液側乱流拡散および乱流構造におよぼす影響を水槽実験により明らかにし、これに対する乱流輸送モデルを構築することを目的とする。また、これを用いて、二酸化炭素の全球的なオーシャンフラックスを高精度で見積ることを目的とする。
気液界面を通しての移動過程(交換過程)を詳細に調べるために、熱伝達実験を行った。これは、物質移動の場合に比べて温度分布の形成される層(温度境界層)の厚さが大きくなるためであり((Pr/Sc)^<1/2〜1/3>倍)、これが本研究の特色であり、独創的な点もある。実験には、温水回流式の開水路(測定部:0.6mWx0.6mHx10mL、既設)とその上部を覆う風洞とからなる、いわゆる「風洞水槽」を用いた。
本年度は不安定成層実験を行った。一定流量、一定温度の温水をヘッドタンクから開水路に流し、気液界面からの蒸発冷却より大きな上向きの熱流束を得て気液界面直下に熱対流を発達させ、種々の成層状態に対して、乱流構造の変化、自由表面近傍での乱流から波状運動へのエネルギーの授受とそれらに及ぼす密度成層の影響を調べた。密度成層乱流理論については、これまでレ-ノルズ応力、乱流熱流束方程式を基にしたクロージャーモデルを構築してきた。本研究では、このモデルを発展させて、気液界面の効果(界面が存在することによる圧力変動場の変形と乱流から波状運動へのエネルギーの授受)を表現できるモデルを構築した。
また、二酸化炭素の全球的なオーシャンフラックスの見積りにあたって、その算定の基礎になっている大気-海洋間の二酸化炭素濃度の測定にかなりの不確定性のあることが判明した。これは、二酸化炭素の液中濃度が測定方式によって大きな差を生じていることに起因する。そこで、本研究では、液中濃度の測定システム(4槽バブリング方式気-液平衡器)とその校正方法を新たに開発した。これを基準に、他の測定方式のデータのドリフト、測定誤差範囲の推定とこれらによって得られた大気-海洋間の二酸化炭素濃度差の全球分布の見直しに着手した。
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