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深層海洋大循環像の解明に向けた南大洋における乱流混合の定量化

研究課題

研究課題/領域番号 17J06060
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
研究機関東京大学

研究代表者

高橋 杏  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

研究期間 (年度) 2017-04-26 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
2,800千円 (直接経費: 2,800千円)
2019年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2018年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2017年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
キーワード南極周極流 / 乱流 / 内部波 / パラメタリゼーション / 波-平均流相互作用 / 乱流混合 / 南大洋 / ファインスケール・パラメタリゼーション / 近慣性波 / 風下波 / 中規模渦
研究実績の概要

昨年度までに取り組んできた南極周極流域における船舶観測データの解析から, 既存の乱流パラメタリゼーションによる乱流強度の過大評価傾向は, 背景内部波エネルギーの「鉛直波数スペクトルの歪み」と強く関連していることが明らかになった. 本年度は, この「歪み」の大きさを評価する変数を導入した上で, 背景内部波場の特徴や平均流シアーとの関係について重相関解析を行った. その結果, 鉛直波数スペクトルの歪みは「地衡流シアーによる近慣性波の励起・捕捉」や「地衡流に伴う風下波の励起」により形成されていた可能性が示唆された.
上記のデータ解析に加え, 地衡流シアーが内部波の砕波に与える影響, 特に波-平均流相互作用を通じて与える影響を定量的に評価するために, 3次元波追跡シミュレーション (eikonal calculations) を行った. 数値実験の結果, 平均流シアーと背景内部波場が共存する現実的な状況において, 波-平均流相互作用は非常に小さくなることが示された.
これまでは「南大洋における乱流混合は, 近慣性波や風下波の砕波によって生じるが, これらの内部波と地衡流との波-平均流相互作用も考慮する必要がある」と考えられてきた. それに対して, 本研究課題では, 南極周極流域における船舶観測とそれに基づく波追跡シミュレーションから, 次のような新しい解釈を提示することができた.
(1) まず, 乱流混合に直接的に寄与するのは鉛直高波数の内部波の砕波である. 南極周極流域では, 鉛直低波数の近慣性波や風下波は自ら砕波しにくいため, これらが鉛直波数スペクトルに歪みをもたらす場合には, 既存の乱流パラメタリゼーションは乱流強度を過大評価してしまう.
(2) 地衡流シアーは, 鉛直低波数の近慣性波や風下波を励起・増幅する役割を果たす一方, 乱流強度には直接影響を与えないと考えられる.

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] National Oceanography Centre(英国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] National Oceanography Centre(英国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Assessment of finescale parameterizations of deep ocean mixing in the presence of geostrophic current shear: Results of microstructure measurements in the Antarctic Circumpolar Current region2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi A., and T. Hibiya
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      巻: 124 号: 1 ページ: 135-153

    • DOI

      10.1029/2018jc014030

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Low wavenumber hump in the internal wave energy spectra observed in the Antarctic Circumpolar Current region2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, A. and T. Hibiya
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of the distortion of the internal wave field on estimates of turbulent mixing using fine-scale parameterizations2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, A., T. Hibiya and A. C. Naveira Garabato,
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Influence of the Distortion of the Internal Wave Field on Estimates of Turbulent Mixing using Fine-scale Parameterizations2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, A., T. Hibiya and A. C. Naveira Garabato
    • 学会等名
      International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 南極周極流域で観測された内部波スペクトルの"hump"について2019

    • 著者名/発表者名
      髙橋杏, 日比谷紀之
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Assessment of finescale parameterizations of deep ocean mixing in the presence of geostrophic current shear: Results of microstructure measurements in the Antarctic Circumpolar Current Region2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Anne、Hibiya Toshiyuki
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] Assessment of finescale parameterizations of deep ocean mixing in the presence of geostrophic current shear: Results of microstructure measurements in the Antarctic Circumpolar Current region2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, A. and T. Hibiya
    • 学会等名
      2018 Ocean Science Meeting
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Assessment of the existing fine-scale parameterizations of deep ocean mixing in the Antarctic Circumpolar Current region2017

    • 著者名/発表者名
      Takahashi, A. and T. Hibiya
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union-American Geophysical Union Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-05-25   更新日: 2024-03-26  

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