流氷下の海洋乱流境界層の観測および研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02640312
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 白澤 邦男 北海道大学, 低温科学研究所(附属流氷研究施設), 助手 (50196622)
• 研究分担者: 青田 昌秋 北海道大学低温科学研究所(附属流氷研究施設), 教授 (40001664)
• キーワード: 海洋ー海氷境界面 / 海洋乱流境界層 / 乱流強度 / 運動量フラックス / 熱フラックス / 塩フラックス / 海氷成長過程 / 季節海氷域

研究概要

1.研究の目的: 本研究は、典型的な季節海氷域であるハドソン湾や北海道オホ-ツク海沿岸において、結氷、成長、融解と海氷の成長に伴う海洋ー海氷境界面における乱流輸送量の変化の過程を明らかにすることを目的としており、この成果は局所的また全球的規模の気候変動の研究に多大な貢献をするものである。
2.研究計画及び成果: 観測は、カナダのハドソン湾の沿岸定着氷下の海洋乱流境界層中に小型超音波流速計及び小型水温塩分計を設置し、運動量、熱、塩フラックスの連続観測を行った。また、境界層の乱流構造の指標である乱流強度や抵抗係数の測定を行った。境界層中の流速は高々10cm/sであり、この流速の範囲内で乱流強度に顕著な流速依存性は見られなかった。また、乱流強度は海氷底面から遠ざかるに従い減少する傾向が見られた。乱流境界層の厚さは約1〜1.5mであったが、この厚さは水塊構造特に密度躍層の挙動に大きく左右された。境界層中の運動量フラックスは流れの変動成分に大きく左右され、そのピ-クは間欠的に出現した。その間欠性と流速場が、層流から乱流への遷移領域から発達した乱流場へと移行する過程に関連していると思われるが、これについては現在解析中であり、今後も研究計画を継続してゆく予定である。熱及び塩フラックスの時系列は現在解析中である。
(2)本研究計画では、北海道オホ-ツク海沿岸のサロマ湖で(1)の沿岸定着氷と同様の観測を行ない、海氷の成長過程の異なる条件での観測結果と比較研究を行なう予定であった。しかしながら本年(1991年)の冬は暖冬であり、サロマ湖は一部結氷したものの、安定した海氷が存在せず、当初の計画を断念せざるをえなかった。この計画は一部手直しのうえ1991年の融解期にアラスカで実施する予定である。

研究成果

• [文献書誌] 白澤 邦男: "ハドソン湾南東部海氷下海洋境界層の観測的研究 IIー運動量フラックスおよび乱流強度の観測ー" 低温科学. 48. 91-101 (1989)
• [文献書誌] SHIRASAWA,K.: "Measurements in the Turbulent Boundary Layer under Landfast Ice." Transactions,American Geophysical Union. 71. 884 (1990)
• [文献書誌] INGRAM,R,G.: "Vertical Mixing in a Highly Stratified Regime under Landfast Sea Ice." CRREL Monograph. 90ー1. 297 (1990)
• [文献書誌] 白澤 邦男: "ハドソン湾南東部海氷下海洋境界層の観測的研究 IIIー乱流強度、運動量、熱および塩フラックス観測ー" 低温科学. 49. 37-51 (1990)
• [文献書誌] SHIRASAWA,K.: "Characteristics of the Turbulent Oceanic Boundary Layer under Sea Ice.Part1:A Review of the IceーOcean Boundary Layer." Journal of Marine Systems. 2. (1990)
• [文献書誌] SHIRASAWA,K.: "Characteristics of the Turbulent Oceanic Boundary Layer under Sea Ice.Part2:Measurements in Southeast Hudson Bay." Journal of Marine Systems. 2. (1990)
• [文献書誌] E.J.List: "Stratified Flows" American Society of Civil Engineers, 1111 (1990)