| 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、偏西風により維持されている南極周極流と深海凹凸海底地形との相互作用により、世界で唯一、「風起源の深海乱流ホットスポット」が形成されている南大洋、顕著な内部潮汐波の励起源であり、高解像度の海底地形データが存在する伊豆－小笠原海嶺近傍海域、そしてグローバルな気候変動を強くコントロールしている海域と推察されながら、未だ乱流観測の空白域として残されているインドネシア多島海域において、海面から深海底直上までの乱流直接観測を実施した。これらの観測結果を受け、これまでに構築した海洋の表層／中・深層／底層における各乱流パラメタリゼーションの式の検証を行い、より正確な乱流パラメタリゼーションの式を構築することができた。
一方、海洋表層の混合過程については、まず短波放射の日周変動が混合層の深化過程に与える影響に着目し、乱流運動エネルギーの収支解析に基づいて、既存のパラメタリゼーションスキーム（混合層スキーム）の問題点を見出し、その改良を行った。続いて、台風の発達にも強い影響を与える、乱流混合に伴う海面水温の低下現象に着目し、水温低下の中心が台風中心から偏心する要因を定量的に議論した。さらにラングミュア循環の駆動機構に関して、新たにオイラー的な解釈を与えることで、海洋表層の混合過程を担う波・流れ相互作用の理解を深めた。最後に、全球の炭素循環に重要な役割を果たすと考えられる粒子状有機物質の海洋中での沈降過程に着目し、乱流が平均的な沈降速度を低下させ得ることと、その条件を定量的に明らかにした。
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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
今年度は、3つの海域で乱流直接観測を実施することができた。伊豆－小笠原海嶺近傍海域では、投下式乱流計VMP-Xを用いて海面から深海底直上までの乱流直接観測を行うとともに、観測結果を数値シミュレーションによって再現し、深海底から鉛直上方に発していく内部波の同定を通じて、Hibiya et al. (2017) により提唱された理論的予測の有効性の検証を実施することができた。また、南大洋での観測結果を通じて、これまでに定式化された海洋の中・深層、底層における乱流パラメタリゼーションの式の検証を行い、その改良に向けて数々の重要な情報を得ることができた。しかしながら、インドネシア多島海域の観測は、本来は白鳳丸とインドネシア研究機関所属の船と両方で実施する予定であったが、現地研究船の都合により次年度実施となり、インドネシア多島海全域をカバーするデータの取得および解析が遅れている。現在は、2019年2－3月に白鳳丸航海により得られた乱流観測データの解析を進めているところである。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は、海面から海底凹凸地形上までの「シームレスな乱流パラメタリゼーション」の完成に向けて、伊豆－小笠原海嶺近傍海域において乱流観測を続行する。これまでの乱流観測結果も合わせ、観測結果に応じたシミュレーションを併用することにより、乱流パラメタリゼーションの定式化の精度を向上させる。さらに、インドネシア多島海域における潮汐混合の定量化に向け、現地の研究協力機関であるインドネシア技術評価応用庁（BPPT）所属の研究船 Baruna Jayaを使用した乱流直接観測を実施する。
また、海洋表層における乱流混合の素過程の解明と混合の定式化を継続して進めるともに、台風に伴う混合過程が物理過程や生物科学過程に及ぼす影響を定量的に評価していく予定である。
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| 備考 |
http://www-aos.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~hibiya-lab/index.html
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