• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

回転球面上の乱流からのパターン形成に関する理論の構築

研究課題

研究課題/領域番号 13J00465
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 気象・海洋物理・陸水学
研究機関京都大学

研究代表者

齋藤 泉  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
2,700千円 (直接経費: 2,700千円)
2015年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
キーワード木星 / 東西ジェット / 準保存量 / 乱流 / 赤道西風 / 球流体力学 / 準地衡方程式 / ゾノストロフィー / 回転球面 / 浅水方程式系 / 赤道ジェット
研究実績の概要

本研究の目的は、大気や海洋における大規模な準二次元的流体運動を記述する方程式において、木星で観測されるような帯状構造(緯度方向に交互に並ぶ卓越した東西ジェット)が現れるメカニズムを明らかにすることであった。本研究が着目したのは、上記の流体運動を記述する単純な二次元の方程式である「準地衡渦度方程式」において、近年発見された「ゾノストロフィー」という準保存量である。この保存量の保存性によって、準地衡渦度方程式に支配される乱流からの帯状構造の形成を説明できることが、先行研究によって証明されていた。
本研究は、準地衡渦度方程式のような二次元平面上の方程式だけでなく、回転球面上の方程式にもゾノストロフィーのような準保存量が存在すると考えた。そこで、本研究が以前に開発した、準保存量を最小化問題を解くことによって数値的に求める手法を、球面上の準二次元的な流体運動を記述する方程式である「回転球面上の非発散渦度方程式」に応用し、ゾノストロフィーに対応する準保存量を導出することに成功した。この準保存量は、エネルギーにある重みをかけた量として定義され、その重み係数は、波数空間において等値線が翼形になるような分布をしている。このような分布によって帯状構造の形成にいたるエネルギーの分布の変化を説明することができる。回転球面上の非発散渦度方程式の減衰性乱流シミュレーションを行うことで、導出した準保存量の保存性を確かめた。準保存量は、惑星回転が十分に大きく、帯状構造が現れる場合に良く保存していた。昨年度末に英文雑誌に提出していた以上の研究成果は、受理され掲載された。
また研究最終年度である本年度は、これまで得られた知見を博士論文にまとめる作業に取り組んだ.

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (13件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] On a Quasi-Invariant Associated with the Emergence of Anisotropy in Two-Dimensional Turbulence on a Rotating Sphere2016

    • 著者名/発表者名
      I. Saito and K. Ishioka
    • 雑誌名

      気象集誌. 第2輯

      巻: 94 号: 1 ページ: 25-39

    • DOI

      10.2151/jmsj.2016-002

    • NAID

      130005131465

    • ISSN
      0026-1165, 2186-9057
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mechanism for the formation of equatorial superrotation in forced shallow-water turbulence with Newtonian cooling2015

    • 著者名/発表者名
      Izumi Saito and Keiichi Ishioka
    • 雑誌名

      Journal of the Atmospheric Sciences

      巻: 72 号: 4 ページ: 1466-1483

    • DOI

      10.1175/jas-d-14-0235.1

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Procedure to Find a Discrete Counterpart of a Quasi-Invariant for Two-Dimensional Beta-Plane Turbulence2014

    • 著者名/発表者名
      Izumi Saito and Keiichi Ishioka
    • 雑誌名

      Theoretical and Applied Mechanics Japan

      巻: 62 号: 0 ページ: 13-30

    • DOI

      10.11345/nctam.62.13

    • NAID

      130004463858

    • ISSN
      1348-0693, 1349-4244
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書 2013 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Angular distribution of energy spectrum in two-dimensional β-plane turbulence in the long-wave limit2013

    • 著者名/発表者名
      I. Saito and K. Ishioka
    • 雑誌名

      Physics of Fluids

      巻: 25 号: 7 ページ: 7602-7602

    • DOI

      10.1063/1.4813808

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] ニュートン冷却を散逸過程とする強制浅水乱流における赤道西風形成のメカニズムについて2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤泉, 石岡圭一
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2015
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都)
    • 年月日
      2015-09-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ニュートン冷却を散逸過程とする強制浅水乱流における赤道西風形成のメカニズムについて2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤泉, 石岡圭一
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉市)
    • 年月日
      2015-05-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] ニュートン冷却を散逸過程とする強制浅水乱流における赤道西風形成のメカニズムについて2015

    • 著者名/発表者名
      齋藤泉, 石岡圭一
    • 学会等名
      日本気象学会2015春季大会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-05-23
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 長波極限の2 次元ベータ平面乱流におけるエネルギースペクトルの非等方的な分布について2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤泉、石岡圭一
    • 学会等名
      非線型波動現象のメカニズムと数理
    • 発表場所
      京都大学(京都)
    • 年月日
      2014-10-16
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Mechanism for formation of equatorial superrotation in forced shallow-water turbulence with Newtonian cooling2014

    • 著者名/発表者名
      齋藤泉、石岡圭一
    • 学会等名
      Summer school on the Fluid Dynamics of Sustainability and the Environment
    • 発表場所
      ケンブリッジ大学(英国、ケンブリッジ)
    • 年月日
      2014-09-01
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Angular distribution of energy spectrum in two-dimwnsionaol β-plane turbulence in the long-wave limit2014

    • 著者名/発表者名
      Izumi Saito
    • 学会等名
      Eddy-Mean-Flow Interaction in Fluids
    • 発表場所
      カリフォルニア州・サンタバーバラ(米国)
    • 年月日
      2014-03-24
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 長波極限の2次元ベータ平面乱流におけるエネルギースペクトルの非等方的な分布について2013

    • 著者名/発表者名
      齋藤 泉
    • 学会等名
      日本気象学会2013年度秋季大会
    • 発表場所
      北海道
    • 年月日
      2013-11-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Angular distribution of energy spectrum in two-dimwnsionaol β-plane turbulence in the long-wave limit2013

    • 著者名/発表者名
      Izumi Saito
    • 学会等名
      RIMS International Conference on Zonal Flows in Geophysical and Astrophysical Fluids
    • 発表場所
      カリフォルニア州サンタバーバラ(米国)
    • 年月日
      2013-11-19
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 長波極限の2次元ベータ平面乱流におけるエネルギースペクトルの非等方的な分布について2013

    • 著者名/発表者名
      齋藤 泉
    • 学会等名
      日本気象学会2013年度秋季大会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2013-09-12
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-01-29   更新日: 2024-03-26  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi