| 研究領域 | 海洋混合学の創設：物質循環・気候・生態系の維持と長周期変動の解明 |
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| 研究課題/領域番号 |
15H05824
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
日比谷 紀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (80192714)
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| 研究分担者 |
丹羽 淑博 東京大学, 海洋アライアンス, 特任准教授 (40345260)
吉川 裕 京都大学, 理学研究科, 准教授 (40346854)
田中 祐希 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80632380)
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| 研究期間 (年度) |
2015-06-29 – 2020-03-31
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| キーワード | 内部重力波 / 潮汐流 / 海底地形 / 非線形相互作用 / 乱流パラメタリゼーション |
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| 研究実績の概要 |
今年度は、理論・観測・数値計算から、海洋の表層／中・深層／底層における乱流混合の力学過程の詳細な議論を行い、それに基づいて従来用いられてきた各乱流パラメタリゼーションの式の検証とその改良を実施した。
海洋の中・深層における乱流混合については、既存の乱流パラメタリゼーションに、ファインスケールの鉛直シアー／鉛直ストレイン比Rωに基づく補正項を組み込むことで、より正確な乱流パラメタリゼーションを構築することに成功した。この乱流パラメタリゼーションの有効性を、アイコナール数値計算と、深海乱流計VMP-5500に電磁流速計・CTDを搭載した「マルチスケール・プロファイラー」を使用した伊豆・小笠原海嶺近海および南大洋における乱流直接観測によって確認した。
さらに、深海底凹凸地形の直上で形成される顕著な乱流ホットスポットの鉛直スケールが、海底地形の水平卓越波数と潮汐流の振幅で規定される内部波応答の特性に強く依存することを、アイコナール数値計算によって示した。
一方、表層における乱流混合に関しては、大気境界層と海洋境界層の相互作用に着目した数値実験を行い、短波放射の日周変動に起因する大気・海洋両境界層の日周変動が、緯度30度を境にして位相関係が逆転することに起因して、混合層深度に与える相互作用の影響が同緯度を境に異なることを見出した。また、新たに開発された自由表面非静力学模型を用いて波浪に伴う渦度の増幅機構の直接数値計算を初めて実施し、波浪が平均流を生成することなど、先行研究で示された摂動展開に基づく理論と整合する結果を得た。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
グローバルな気候変動を強くコントロールしているにもかかわらず、未解明のまま残されているインドネシア多島海の潮汐乱流混合に注目し、その直接観測を計画した。現地の研究協力機関と調整の結果、マカッサル海峡周辺海域を中心とした観測を、平成29年10月に実施する予定であった。計画では、現地研究協力機関:インドネシア技術評価応用庁(BPPT)の研究船「Baruna Jaya」を傭船して使用することになっていたが、船の不具合のため船を使用した観測が不可能となってしまった。現在、BPPTに所属する共同研究者とは継続して連絡を取り合い、観測の実施を目指している。
また、海洋研究開発機構(JAMSTEC)所属の研究船「白鳳丸」に乗船してインドネシアのハルマヘラ海周辺において観測を予定しており、これら２つの観測の実施に向けて、繰り返し数値実験等を実施している。
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| 今後の研究の推進方策 |
海面から海底地形直上までを完全にカバーする乱流散逸率の鉛直プロファイルを取得可能な投下式乱流計 VMP-X を用いた観測を、伊豆・小笠原海嶺近海および南大洋で実施し、平成28年度までに構築された海洋中・深層および海底地形直上における乱流パラメタリゼーションの有効性の検証を進める。さらに、海洋の中・深層（海洋内部領域）と海底地形直上のそれぞれで有効なパラメタリゼーションがどのように接続するのかについても検討を行い、いわゆる「シームレスな乱流パラメタリゼーション」の構築を目指す。
この他、インドネシア多島海域において、投下式乱流計 VMP-X を用いた乱流直接観測を実施し、乱流パラメタリゼーションの定式化を行う。さらに、こうして得られた乱流パラメタリゼーションの式を基にインドネシア多島海における潮汐混合の強度分布の解明を目指す。
一方、海洋表層混合過程に関しては、対象としている表層混合過程が大規模な大気海洋現象に及ぼす影響を明らかにする。具体的には、これらの混合過程をパラメタライズして大気海洋結合モデルに組み込み、台風など比較的大規模な大気海洋相互作用に、海洋表層の混合過程が果たす役割の解明を目指す。
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