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地球の気候システムにおけるエントロピー最大生成説の検証とその一般化

研究課題

研究課題/領域番号 17654090
研究種目

萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 気象・海洋物理・陸水学
研究機関広島大学

研究代表者

小澤 久  広島大学, 大学院・総合科学研究科, 准教授 (30371743)

研究分担者 下川 信也  防災科学技術研究所, 主任研究員 (40360367)
沢田 康次  東北工業大学, 情報通信工学科, 教授 (80028133)
開發 一郎  広島大学, 大学院・総合科学研究科, 教授 (60160959)
研究期間 (年度) 2005 – 2007
研究課題ステータス 完了 (2007年度)
配分額 *注記
3,000千円 (直接経費: 3,000千円)
2007年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2006年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
2005年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード気候システム / 流体システム / 熱力学 / エントロピー
研究概要

最終年度は,海洋の大循環モデルを用いた数値実験を行い,外部から擾乱を加えた時の海洋循環の応答を詳しく調べた。研究の結果,海洋循環は循環の沈み込み部分への擾乱に強く影響を受ける事,そして小さい擾乱を加えると循環の状態がエントロピー生成率の小さい状態から大きい状態へと非可逆的な変化を起こす事が明らかになった。この結果は,エントロピー生成率を熱力学的ポテンシャルと考え,そのポテンシャルの極小点に向かってシステムの状態が変化するという考えで理解できる事がわかった。これらの結果は,地球の気候に大きな影響を与える海洋の深層水循環の変動に対する新しい視点を与える可能性がある。
また,熱帯性低気圧の発達過程について有効エネルギーの供給と散逸という熱力学的過程から研究を行った。その結果,熱帯性低気圧も有効エネルギーの供給率と散逸率を増やす方向に発達するという考えで,その最大風速と経路を説明できる可能性が示された。
以上の結果は,国内外の3つの学会で発表され,またポルトガルのリスボンで開かれた国際ワークショップで招待講演として発表された(学会発表参照)。また,研究成果をアメリカ地球物理学連合のGeophysical Research Letters誌に投稿した所,2名の匿名の査読者によって高く評価され,エディターの注目論文(Editor's Highlight)として出版されて注目を集めた(雑誌論文,備考参照)。
今後,この熱力学の概念を一般化し,非線形非平衡系に対する一般原理を構築していく計画である。

報告書

(3件)
  • 2007 実績報告書
  • 2006 実績報告書
  • 2005 実績報告書
  • 研究成果

    (9件)

すべて 2007 2005 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (4件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Thermodynamics of irreversible transitions in the oceanic general circulation2007

    • 著者名/発表者名
      S. Shimokawa and H. Ozawa
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters 34

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 気候とエントロピー2005

    • 著者名/発表者名
      小澤 久
    • 雑誌名

      物理科学雑誌「パリティ」 Vol.20,No.8

      ページ: 24-31

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [雑誌論文] 海洋大循環におけるエントロピー生成率のより高い方向への不可逆的遷移2005

    • 著者名/発表者名
      下川信也, 小澤 久
    • 雑誌名

      日本物理学会誌 Vol.60,No.11

      ページ: 867-871

    • NAID

      110002961807

    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [学会発表] Maximum extraction and dissipation of available energy: Homogeneous turbulence, ocean circulation and tropical cyclones(Invited lecture)2007

    • 著者名/発表者名
      H. Ozawa and S. Shimokawa
    • 学会等名
      Computational Modelling of the Earth/Life System: A Workshop on Daisyworld and the Principle of Maximum Entropy Production
    • 発表場所
      Lisbon, Portugal
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] On analysis of typhoon activities from a thermodynamic viewpoint2007

    • 著者名/発表者名
      S. Shimokawa, T. Kayahara, H. Ozawa, and T. Matsuura
    • 学会等名
      4th Annual Meeting of the Asia Oceania Geosciences Society
    • 発表場所
      Bangkok, Thailand
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 熱力学的視点からの台風の活動度の解析について2007

    • 著者名/発表者名
      下川信也, 栢原孝浩, 小澤久, 松浦知徳
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 発表場所
      東京
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [学会発表] 大気大循環モデルによる温暖化実験の台風の最大可能強度について2007

    • 著者名/発表者名
      栢原孝浩, 下川信也, 小澤久, 松浦知徳
    • 学会等名
      日本気象学会秋期大会
    • 発表場所
      札幌
    • 関連する報告書
      2007 実績報告書
  • [図書] Non-equilibrium Thermodynamics and the Production of Entropy : Life, Earth, and Beyond, Chapter 10, "Thermodynamics of the oceanic general circulation : A global perspective on the ocean system and living systems", 121-134.(A.Kleidon and R.D.Lorenz eds.)2005

    • 著者名/発表者名
      S.Shimokawa, H.Ozawa
    • 総ページ数
      260
    • 出版者
      Springer-Verlag, Berlin
    • 関連する報告書
      2005 実績報告書
  • [備考] 上記の研究論文は,Geophysical Research Letters誌(Impact factor=2.602)のエディターが注目する論文(Editor's Highlight)に選ばれ,アメリカ地球物理学連合のweb-siteに紹介記事が掲載された。

    • URL

      http://www.agu.org/sci_soc/jh/2007-06-29.htm1#ten

    • 関連する報告書
      2007 実績報告書

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公開日: 2005-04-01   更新日: 2016-04-21  

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