| 研究課題/領域番号 |
17K05651
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 研究分野 |
気象・海洋物理・陸水学
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| 研究機関 | 筑波大学 |
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研究代表者 |
田中 博 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (70236628)
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| 研究分担者 |
寺崎 康児 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (80548842)
松枝 未遠 筑波大学, 計算科学研究センター, 助教 (80738691)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2019年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | ロスビー波の砕波 / ロスビー波の飽和 / 大気大循環 / 傾圧不安定 / 地衡風乱流 / ノーマルモード / エネルギースペクトル / E=mc^2 / 傾圧不安定波 / E=mc 2 / 慣性小領域理論 / 3Dノーマルモード / ロスビー波の砕波理 / ハフ関数 / 鉛直構造関数 / 境界値問題 / Galerkin法 / ノーマルモードエネルギー論 / E=mc2のエネルギースペクトル |
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| 研究成果の概要 |
大気大循環の波数空間におけるエネルギースペクトルは波数の‐3乗に従う。その理論的根拠としては2次元乱流の慣性小領域理論が良く知られている。ところが、我々が開発した3次元ノーマルモードエネルギー論によると、大気大循環のエネルギースペクトルは慣性小領域理論ではなく、ロスビー波の砕波と飽和により形成されることが示された。この理論では、大気大循環のエネルギースペクトルは E=mc2となることが示された。ここで、Eはエネルギー、cはロスビー波の西進位相速度、そしてmは大気の単位面積あたりの質量である。本研究では、大気大循環における地衡風乱流の新たな理論として「ロスビー波の砕波と飽和理論」を提唱した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
地球流体力学は、地球大気や海洋の運動を理解するための基礎となる理論である。この研究の成果を応用することで、天気予報や気候変動予測の研究を発展させることができる。この理論構築において、乱流の理解と再現は最も困難とされる学問分野である。地球規模の大気の流れは地衡風乱流を形成し、波数空間におけるエネルギースペクトルは、波数の-3乗に従う特徴的な乱流スペクトルを形成する。この説明として、これまでは慣性小領域理論が教科書において説明されてきた。本研究はこの慣性小領域理論を凌駕するものとして、ロスビー波の砕波と飽和理論を新たに提唱した。この研究成果は、乱流の理解を一層発展させた基礎研究として意義がある。
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