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渦の統計理論に基づいた、大気・海洋における混合効果の推定に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 14740280
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 気象・海洋物理・陸水学
研究機関東京大学 (2004)
九州大学 (2002-2003)

研究代表者

伊賀 啓太  東京大学, 海洋研究所, 助教授 (60292059)

研究期間 (年度) 2002 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,600千円 (直接経費: 2,600千円)
2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2002年度: 600千円 (直接経費: 600千円)
キーワードジェットの蛇行 / 渦列 / 混合 / 渦位 / カオス / 統計理論 / エントロピー / 準地衡流 / 準地衡流乱流 / コヒーレント渦 / エンストロフィー / 逆カスケード
研究概要

今年度の研究では、ジェットの不安定性から渦列を形成する過程において、混合の及ぶ範囲を明確に記述する方法を提示した。また、この過程におけるカオス的混合の様子に関する数値計算を行った。具体的に得られた結果は以下のようにまとめられる。
1.ジェットが蛇行をして渦列を作る過程を記述する統計理論と数値計算によるシミュレーションの結果の比較により、混合の及ぶ範囲の距離が重要なパラメータとなることが昨年度の研究で明らかになり、数値計算の結果を用いてその混合範囲を示す手法が必要となっていた。本年度は、数値計算によって得られた渦位と流線関数の関係だけでなく、初期における渦位の絶対値というもう一つのスカラー量と流線関数の関係を調べることで、この混合範囲を調べる試みを行った。その結果、正負の渦位の混合によって渦位が0になる領域と混合が及ばずに渦位が0になっている領域とを明確に区別することに成功し、ジェットの混合が及ぶ領域をはっきり示すことが可能となった。
2.ジェットの蛇行に伴って起こるカオス的な混合の様子を、2次元水路モデルの数値計算によって調べた。球面モデル上の同種の実験はこれまでにも行われており、極側と赤道側とで流体の混合が及ばない領域の形成のされ方に非対称性があることが明らかにされていたが、これが、球面のメトリックによるものなのか基本場の渦位勾配の相違によるものかはわかっていなかった。今回の渦位勾配の違いを考慮した2次元水路モデルによる数値実験の結果から、この非対称性が渦位勾配の違いから生じているものであることが明らかとなった。これにより、このようなカオス的な混合を調べる際に、水路モデルが十分に有用であることが示された。
本研究によって、ジェットから渦列を形成する際の、混合の統計的性質のいくつかが整理された。しかし、定量化の作業にはまだ仮定が残っており、完全なパラメータ化を行うためにはこのような性質をさらに調べる必要がある。

報告書

(3件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 2002 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2004 その他

すべて 雑誌論文 (3件) 文献書誌 (4件)

  • [雑誌論文] 地衡流乱流におけるエンストロフィー時間変化2004

    • 著者名/発表者名
      伊賀 啓太
    • 雑誌名

      九州大学大学院総合理工学報告 26・1

      ページ: 23-26

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] ジェットの不安定から生じた渦列の混合範囲2004

    • 著者名/発表者名
      伊賀 啓太
    • 雑誌名

      日本流体力学会年会200講演論文集

      ページ: 508-509

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 水路モデルのジェットの変動によるカオス的混合2004

    • 著者名/発表者名
      永野 宏樹, 伊賀 啓太
    • 雑誌名

      九州大学大学院総合理工学報告 26・2

      ページ: 219-223

    • NAID

      110000963684

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [文献書誌] 伊賀 啓太: "ジェットの不安定から生じた渦列の渦度分布の統計"日本流体力学会2003講演論文集. 318-319 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Iga K., Watanabe T.: "The scaling law of quasi-geostrophic turbulence with weak energy dissipation"J.Meteor.Soc.Japan. 81,5. 895-907 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 伊賀 啓太: "準地衡流乱流のコヒーレント渦の時間発展について"日本流体力学会年会2002講演論文集. 62-63 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 中村彰呉, 伊賀啓太, 伊ヶ崎英雄: "大気大循環モデルの中の中間規模東進波に伴う速度場擾乱とジオポテンシャルハイト場擾乱"九州大学大学院総合理工学報告. 24・3. 323-326 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書

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公開日: 2002-04-01   更新日: 2016-04-21  

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