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大気中の炭酸ガスの海洋中への吸収速度を正確に評価するモデルを確立することは、二酸化炭素による地球の温暖化を予測する上に於て極めて重要である。しかし、従来の研究で行われてきたこの問題に関するアプローチはGCMモデルやボックスモデルなどに代表されるように実際の大気・海洋間での炭酸ガスの交換機構の解明はさておいた現実の現象しはかれ離れたブラックボックス的な仮定(例えば一定の交換定数)に基づいていた。しかし、このような仮定せ用いたモデルは大気・海洋間での炭酸ガスの交換量の正確な評価を行うことはできない。
そこで、本研究では海洋海水面を通しての炭酸ガスの移動機構を振動格子を用いた水槽内での炭酸ガスの吸収実験せを通して流体力学的な立場から基礎的に解明することを目的とした。また、実際の海洋面のように気液界面が汚れている場合、その汚れが炭酸ガスの移動機構にいかなる影響を及ぼすのかについても考察を行うことを目的とした。さらに、こけらの実験の結果を通して、従来の研究で予測されきた表面更新の概念の適用性についても検討をおこない、大気・海洋間での炭酸ガスの交換速度を流体力学的に予測することをめざした。その結果、物質移動係数は発達乱流域では格子振動数の1/2乗に比例し、表面更新の概念が、クリーンな気液界面に対しても海水のように汚れた界面に対しても成立することが明らかになり、これまでの研究成果と統合することにより、大気・海洋間の物質移動評価のためのモデル構築に対する方針が明らかになった。
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