| 研究概要 |
本研究の目的は気象変化による海洋表層における混合過程を実験と計算によって再現し,閉鎖性海域の水質環境に及ぼす影響を解明することである.
まず,2次元キャビティ流の計算と実験によって,安定な密度成層の上の海上において一定時間一様な風が吹き続けた場合の混合過程を再現した.
その結果,上部下流部側角部に鉛直方向の主循環流が形成され,これがゆっくり発達するとともに,その下の成層流体がその発達を抑制するような効果を示した.さらに温度勾配を持つ領域がこの主循環流によって削り取られて密度躍層が形成され,その密度界面が主循環流によって変形されることによって,その下側の流体との混合を引き起こす混合の機構が明らかになった.
次に海面が大気によって冷却されることによって表層の混合層が発達する過程を実験と計算で再現し,気温変化の影響について調べた.
その結果,水平方向に平均した密度分布から,均一化された混合層と下層の成層を区分することができ,混合層が発達していく過程が再現された.冷却開始直後から上面に隣接する薄い層内には3次元の規則的なセル構造が形成され,このセルの壁の部分から流体が集中的に沈降して3次元的な鉛直対流が生じ,ロール構造が発達する.セルの形状は混合層の発達とともに変化し,レイノルズ数にも依存することが明らかになった.
海洋表層の混合過程において支配的な現象を捉え,その結果,簡単な条件の下に限られるけれども,日照量,気温,風応力の気象条件が混合過程に及ぼす影響を予測することができたので,本テーマに関する研究基盤を構築することができたと考えられる.
|
