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2019 年度 実績報告書

鉛直混合の素過程の解明とその定式化

計画研究

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
研究課題/領域番号 15H05824
研究機関東京大学

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)

研究分担者 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)
研究期間 (年度) 2015-06-29 – 2020-03-31
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
研究実績の概要

現在までに定式化してきた海洋の中・深層および底層における乱流パラメタリゼーションの有効性を検証するため、顕著な内部波の励起源で、高解像度の海底凹凸地形データが存在する伊豆-小笠原海嶺上で行った乱流観測のデータを昨年度に引き続き解析した。その結果、乱流混合の鉛直構造の時空間変化が、主に、海底凹凸地形上を過ぎる潮流の振幅に強くコントロールされる一方で、海底凹凸地形の水平波数にはあまり依存しないという、研究代表者の理論的予測と整合的な結果を得ることができた。
また、今年度は、インドネシア技術評価応用庁(BPPT)の研究船 Baruna Jaya Ⅳ を使用して、インドネシア多島海西部のビトゥンからマカッサルまでを結ぶ測線上に設定した観測点29地点において海面から海底直上までの乱流観測を実施し、長年謎であった同海域における乱流混合強度を定量的に把握した。さらに、この乱流観測と同時にCTD・LADCPによる観測を実施することで、インドネシア通過流(ITF)の水塊特性が鉛直乱流混合によって変性していく実態を初めて明らかにした。
一方、海洋表層の混合過程については、まず、ラングミュア循環に関して数値実験を行うことで、風波と水平流との相互作用による新たな駆動機構を明らかにした。また、風成乱流による混合層の深化過程をLESにより再現することで、混合層深度のスケーリング則を見出し、バルク混合層モデルで用いられるパラメータの閾値を、従来の定数ではなく時間の関数として提示することができた。さらに、台風通過に伴う海面水温の低下過程をMellor-Yamada型の混合層モデルを組み込んだ数値実験を行うことで詳細に解析し、台風の伝播経路に影響を及ぼす海面水温低下域の右方偏心を始め、台風の発達過程の正確な予測には海洋の3次元過程の正確な再現が不可欠であることを明らかにした。

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。

  • 研究成果

    (45件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (14件) (うち国際共著 6件、 査読あり 14件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (29件) (うち国際学会 13件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] インドネシア技術評価応用庁(インドネシア)

    • 国名
      インドネシア
    • 外国機関名
      インドネシア技術評価応用庁
  • [雑誌論文] Diagnostic evaluation of effect of vertical mixing and geostrophic flow on meridional overturning circulation in idealized ocean2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshikawa Yutaka、Kawasaki Takao、Hasumi Hiroyasu
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: - ページ: -

    • DOI

      -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combined effects of tidal mixing in narrow straits and the Ekman transport on the sea surface temperature cooling in the southern Indonesian Seas2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai Taira、Hibiya Toshiyuki
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Oceans

      巻: - ページ: -

    • DOI

      -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mutual interaction between surface waves and Langmuir circulations observed in wave-resolving numerical simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Yasushi、Yoshikawa Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Oceanography

      巻: - ページ: -

    • DOI

      -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wave-resolving simulations of viscous wave attenuation effects on Langmuir circulation2020

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Yasushi、Yoshikawa Yutaka、Matsumura Yoshimasa
    • 雑誌名

      Ocean Modelling

      巻: - ページ: -

    • DOI

      -

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mixed layer deepening due to wind-induced shear-driven turbulence and scaling of the deepening rate in the stratified ocean2020

    • 著者名/発表者名
      Ushijima Yusuke、Yoshikawa Yutaka
    • 雑誌名

      Ocean Dynamics

      巻: 70 ページ: 505~512

    • DOI

      10.1007/s10236-020-01344-w

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Spatial structure of turbulent mixing inferred from historical CTD datasets in the Indonesian seas2020

    • 著者名/発表者名
      Purwandana Adi、Cuypers Yannis、Bouruet-Aubertot Pascale、Nagai Taira、Hibiya Toshiyuki、Atmadipoera Agus S.
    • 雑誌名

      Progress in Oceanography

      巻: 184 ページ: 102312~102312

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2020.102312

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A parameterization of local and remote tidal mixing2020

    • 著者名/発表者名
      de Lavergne Casimir、Vic Clement、Madec Gurvan、Roquet Fabien、Waterhouse Amy、Whalen Caitlin、Cuypers Yannis、Bouruet-Aubertot Pascale、Ferron Bruno、Hibiya Toshiyuki
    • 雑誌名

      Journal of Advances in Modeling Earth Systems

      巻: 12 ページ: 1~25

    • DOI

      10.1002/essoar.10502171.1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 海底斜面上のtidal straining と懸濁物質の輸送過程2019

    • 著者名/発表者名
      遠藤 貴洋、Kirstin Schulz、吉川 裕、松野 健、和方 吉信、李 根淙、Lars Umlauf
    • 雑誌名

      沿岸海洋研究

      巻: 57 ページ: 31~37

    • DOI

      10.32142/engankaiyo.2019.8.005

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 縁辺海や沿岸域における鉛直混合過程2019

    • 著者名/発表者名
      吉川 裕
    • 雑誌名

      沿岸海洋研究

      巻: 57 ページ: 5~13

    • DOI

      10.32142/engankaiyo.2019.8.002

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mixed Layer Depth and Sea Surface Warming under Diurnally Cycling Surface Heat Flux in the Heating Season2019

    • 著者名/発表者名
      Ushijima Yusuke、Yoshikawa Yutaka
    • 雑誌名

      Journal of Physical Oceanography

      巻: 49 ページ: 1769~1787

    • DOI

      10.1175/JPO-D-18-0230.1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observing Internal Solitary Waves in the Lombok Strait by Coastal Acoustic Tomography2019

    • 著者名/発表者名
      Syamsudin Fadli、Taniguchi Naokazu、Zhang Chuanzheng、Hanifa Aruni Dinan、Li Guangming、Chen Minmo、Mutsuda Hidemi、Zhu Ze‐Nan、Zhu Xiao‐Hua、Nagai Taira、Kaneko Arata
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 46 ページ: 10475~10483

    • DOI

      10.1029/2019GL084595

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Detecting Change in the Indonesian Seas2019

    • 著者名/発表者名
      Sprintall Janet、Nagai Taira、他26名
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 6 ページ: 1~24

    • DOI

      10.3389/fmars.2019.00257

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Instabilities of Finite‐Amplitude Internal Wave Beams2019

    • 著者名/発表者名
      Onuki Y.、Tanaka Y.
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 46 ページ: 7527~7535

    • DOI

      10.1029/2019GL082570

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the Future of Argo: A Global, Full-Depth, Multi-Disciplinary Array2019

    • 著者名/発表者名
      Roemmich Dean、Alford Matthew H.、Hibiya Toshiyuki、Yasuda Ichiro、他73名
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 6 ページ: 1~28

    • DOI

      10.3389/fmars.2019.00439

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] A new parameterization of tidal mixing enhanced over rough seafloor topography2020

    • 著者名/発表者名
      Hibiya, T.
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct estimates of turbulent mixing in the Indonesian Seas and its impact on the water-mass transformation2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai, T., and T. Hibiya
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Overview of OMIX project “Ocean mixing processes: impact on biogeochemistry, climate and ecosystems”2020

    • 著者名/発表者名
      Yasuda, I., S. Masuda, J. Nishioka, X. Guo, N. Harada, S. Ito, T. Hibiya, H. Hasumi, Y. Yoshikawa, H. Obata, and H. Tatebe
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Directly simulated wave-current mutual interaction: surface wave modulation intensifies Langmuir Circulations2020

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, Y. and Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] The combined effect of tidal mixing in narrow straits and the Ekman transport on the variability of SST in the southern Indonesian Seas2020

    • 著者名/発表者名
      Nagai, T., and T. Hibiya
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会 / 招待講演
  • [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
    • 国際学会
  • [学会発表] On the Physical Mechanisms of the Two-Way Coupling between a Surface Wave Field and a Circulation Consisting of a Roll and Streak2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, N., Y. Fujiwara
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] Mixed layer deepening due to wind-induced shear-driven turbulence and scaling of the deepening rate in the stratified ocean2020

    • 著者名/発表者名
      Ushijima, Y., and Y. Yoshikawa
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2020
    • 国際学会
  • [学会発表] 台風と海洋混合過程の相互作用が台風に与える影響に関する研究2019

    • 著者名/発表者名
      大倉大樹、吉川裕
    • 学会等名
      東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「海洋乱流の観測およびモデリング」
  • [学会発表] 海洋混合層中の沈降粒子動態シミュレーション:凝集・分裂作用の影響評価に向けて2019

    • 著者名/発表者名
      西野圭佑、吉川裕
    • 学会等名
      東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「海洋乱流の観測およびモデリング」
  • [学会発表] 鉛直混合と子午面循環とを繋ぐ力学についての考察2019

    • 著者名/発表者名
      吉川裕、川崎高雄、羽角博康
    • 学会等名
      九州大学応用力学研究所共同利用研究集会「微細規模から惑星規模にかけての海洋力学過程と規模間相互作用」
  • [学会発表] マスタープラン2020への提案課題紹介2019

    • 著者名/発表者名
      日比谷紀之
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] Estimates of wind-induced near-inertial energy penetrating down into the deep ocean2019

    • 著者名/発表者名
      張愛琦、田中祐希、日比谷紀之
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [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
      高橋杏、日比谷紀之
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] 深海乱流強度の時空間変化に関するVMP-Xを用いた観測的研究2019

    • 著者名/発表者名
      柳町隆裕、日比谷紀之
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] 深海底凹凸地形上で励起される潮汐混合のパラメタリゼーション2019

    • 著者名/発表者名
      日比谷紀之
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] 水面波との双方向相互作用によるLangmuir循環の自己強化機構2019

    • 著者名/発表者名
      藤原泰、吉川裕
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] 鉛直混合と子午面循環の力学的関係2019

    • 著者名/発表者名
      吉川裕、川崎高雄、羽角博康
    • 学会等名
      日本海洋学会2019年度秋季大会
  • [学会発表] Generation mechanism of tropical instability waves in the equatorial Pacific Ocean2019

    • 著者名/発表者名
      Tanaka, Y., and T. Hibiya
    • 学会等名
      27th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly
    • 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
      27th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] A new parameterization of bottom-enhanced tidal mixing over abyssal rough bathymetry2019

    • 著者名/発表者名
      Hibiya, T.
    • 学会等名
      27th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] The combined effect of the Ekman transport and tidal mixing on the variability of SST in the southern Indonesian Seas2019

    • 著者名/発表者名
      Nagai, T., and T. Hibiya
    • 学会等名
      27th International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) General Assembly
    • 国際学会
  • [学会発表] エクマン輸送と海峡内での潮汐混合の複合効果に伴うインドネシア多島海南部の海面水温冷却2019

    • 著者名/発表者名
      永井平、日比谷紀之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] A wave resolving simulation for upper ocean turbulence driven by wave-current Interaction2019

    • 著者名/発表者名
      吉川裕、藤原泰、松村義正
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 赤道太平洋における熱帯不安定波の発生機2019

    • 著者名/発表者名
      田中祐希、日比谷紀之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 深海アルゴフロートの全球展開による気候・生態系変動予測の高精度化2019

    • 著者名/発表者名
      日比谷紀之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 安定・不安定成層した表層海洋中での圧力-歪み相関のパラメタリゼーション2019

    • 著者名/発表者名
      牛島悠介、吉川裕
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] 台風に対する海洋の応答の非対称性についての数値実験2019

    • 著者名/発表者名
      大倉大樹、吉川裕
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] Wave-resolving simulation as a tool of wave-induced mixing studies2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, Y., Yoshikawa, Y. and Matsumura, Y.
    • 学会等名
      26th meeting on waves in the shallow water
    • 国際学会
  • [備考] 日比谷研究室ホームページ

    • URL

      http://www-aos.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~hibiya-lab/

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公開日: 2021-01-27  

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