亜熱帯・亜寒帯循環系の海洋水温躍層構造に関する研究

• 研究課題/領域番号: 10640414
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 久保川 厚 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (00178039)
• 研究期間 (年度): 1998 – 1999
• 研究課題ステータス: 完了 (1999年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 1999年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円); 1998年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
• キーワード: 海洋大循環 / 水温躍層 / Eastern boundary ventilation / Cross-gyre flow / 海洋の応答 / 惑星波 / 通気水温躍層理論 / Eastern Boundary Vantilation / 水温躍層構造 / Ventilated Thermocline / Cross-gyre ventilation

研究概要

本研究は、亜熱帯・亜寒帯循環系の海洋水温躍層構造について、理想的な状況下での海洋大循環モデルを用いた数値実験を中心に行った。海洋混合層内には、南北密度傾度の影響により東向きの流れが生じるが、この流れが東岸でどうなるかはこれまで明らかではなかった。本研究により、東岸近くではこの東向きの流れを補償する西向き流れが混合層下部に生じることが、そして、その流れを支えるために、東岸近くの混合層の底には密度ジャンプが生じることが明らかになった。さらに、この東岸近くでの密度構造を表現する理論モデルを提出した。これは水温躍層理論における東岸境界条件を与えうるものである。この混合層の底での密度ジャンプは高渦位水のソースとなり、海洋循環内部に侵入する。また、両循環はこれまで別々に扱われることが多かったが、この密度構造は東岸近くにおいて不可避的に循環境界を横切る流れを生じさせることが見いだされた。これらの結果は水温躍層理論における東岸の扱いと亜熱帯・亜寒帯循環の相互作用の基礎を与えるものと期待される。
上記数値的研究とともに、水温躍層構造の大気強制への応答に関する理論的な研究も行った。まず、多層理想流体水温躍層モデルを用いて海洋水温躍層構造の風の場に対する依存性を調べた。密度構造の変化には2つの機溝が働き、一方は、古典海洋循環論によって説明されるが、もう一方に関しては、沈み込んだ流体の流れの経路の変化が重要であることが明らかになった。さらに、海洋水温躍層構造の時間変化変化の研究の第一歩として、2.5層通気水温躍層モデル中の波動の力学を詳細に調べた。そのシステムには、相互作用する2つの波動が存在し、古典的な惑星波動論からは予想されない幾つかの興味深い結果が得られた。