| 研究概要 |
本研究は,安定密度成層下にある回転系一様乱流の直接数値シミュレーション(DNS)と線形理論解析(RDT)を行い乱流中でのコリオリ力および密度成層による浮力の重畳効果の影響を明らかにすることを目的にしている.地球物理学において重要な流れ場では,系の回転によるコリオリ力と安定成層の作用を同時に受ける場合が多い.また,サイクロン(系の回転と同方向に回転する鉛直方向渦)の発生には,南北方向(水平方向)に温度勾配と,それに関連して生じる鉛直方向速度勾配の影響も無視できない.流体の運動が大スケールであり地衡流近似が成り立つ場合には,回転系における鉛直方向速度勾配と水平温度勾配の関係はサーマルウィンド方程式により規定される.また,それを満足する流れはサーマルウィンドと呼ばれる.一旦発生したサイクロンは地衡流近似に基づいた方程式系に依存するが,その発生,発達メカニズムは,三次元性が無視できない.そこで,本研究ではサーマルウィンドを平均場に仮定したせん断乱流の数値実験を行い,鉛直渦の生成・発達機構について検討している.その結果,サイクロンは,平均せん断の渦度からティルティングにより生成された後,バロクリニック不安定性による鉛直方向ストレッチングを受け発達することを明らかにしている.これは,温帯低気圧にともなう前線と平均せん断の不安定性から発生する対流現象とよく類似しており興味深い.また,発達したサイクロンの構造そのものが,発達前の流れ場のレイノルズ数に大きく影響することも新たに示されている.
|
