海洋大循環モデルの高精度化に向けた乱流拡散率の全球的マッピング

1997 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09640520
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 日比谷 紀之 東京大学, 海洋研究所, 助教授 (80192714)
• キーワード: 内部波スペクトル / 非線形干渉 / エネルギーカスケード / 乱波拡散 / 中緯度低気圧 / 近慣性流 / 倍慣性周波数 / 中・深層

研究概要

大気擾乱の伝播により海洋上層に励起される鉛直高波数の近慣性内部重力波(ω〜f)が非線形干渉することで、海洋の中・深層に鉛直低波数・周波数ω〜2fの内部重力波が形成されることが数値実験の結果から示されている(Niwa and Hibiya,1997)。この鉛直低波数・周波数ω〜2fの内部重力波のエネルギーが中・深層の内部波スペクトルに与えられると、そのエネルギーはスペクトル空間を鉛直高波数・近慣性領域へと効率的にカスケードアップされるため、内部波場には鉛直スケールの小さなシア-流構造が次第に発達し、これに伴なって、中・深層での乱流混合が強められると推察されている。本研究では、東京大学海洋研究所が、1991年1月、1993年5月に165°E上、27°N-35°Nの5地点の中・深層に係留した流速計のデータおよび緯度・経度1.86°間隔のグリッドデータとして6時間こどにカタログされた気象庁の海表面風速データを用いることにより、中・深層での乱流混合の鍵を握っている、この鉛直低波数・周波数ω〜2fの内部重力波が、大気擾乱の伝播に伴って実際の海洋中で励起されているのかどうかを調べた。その結果、中緯度低気圧が次々と伝播していく10月から2月にかけて、各係留地点における流速スペクトルの慣性周波数帯のエネルギーが増幅されるのに伴い、その約2倍の周波数帯のところに著しいスペクトルピークが形成されていることが確認され、海洋上層における慣性流エネルギート中・深層における鉛直低波数・周波数ω〜2fの内部重力波エネルギーとの密接な関係を確認することができた。また、上述の海表面風速データによりスラブモデルを駆動することで見積もった海洋上層での慣性流エネルギーは、北太平洋の西側35°N-45°Nで特に大きくなることから、海洋の中・深層における乱流混合の強度は、実際には、著しい時空間分布をもっていることが示唆された。

研究成果

• [文献書誌] Hibiya,T., M.Ogasawara, and Y.Niwq: "A Numerical Study of the Fortnightly Modulation of Basin-Ocean Water Exchange Across a Tidal Mixing Zone" Journal of Physical Oceanography. 28・4. in press (1998)
• [文献書誌] Hibiya,T., Y.Niwa, and K.Fujiwara: "Numerical Experiments of Nonlinear Energy Transfer Within the Oceanic Internal Wave Spectrum" Journal of Geophysical Research. 103. in press (1998)
• [文献書誌] Niwa,Y., and T.Hibiya: "Nonlinear Processes of Energy Transfer from Traveling Hurricanes to the Deep Ocean Internal Wave Field" Journal of Geophysical Research. 102・C6. 12469-12477 (1997)
• [文献書誌] Takeuchi,K., and T.Hibiya: "Numerical Simulation of Baroclinic Tidal Currents in Suruga Bay and Uchiura Bay Using a High Resolution Level Model" Journal of Oceanography. 53・6. 539-552 (1997)
• [文献書誌] Matsuno T., T.Hibiya, S.Kanari, and C.Kobayashi: "Small Scale Internal Waves and Turbulent Fluctuations Near the Continental Shelf Break in the East China Sea" Journal of Oceanography. 53・3. 259-269 (1997)
• [文献書誌] Hibiya,T.: "Generation of Internal Waves by Strong Tidal Flow Over a Continental Shelf Slope" Proceedings of the JSPS-VCC Joint Seminar on Marine Science ed.by Mohd.Zaki Mohd.Said,Univ.Pertanian Malaysia,Malaysia. 51-64 (1997)
• [文献書誌] Matsuno,T., S.Kanari, T.Hibiya, C.Kobayashi and S.Yanao: "Vertical Mixing Near the Continental Shelf Break in the East China Sea and Intrusion of Shelf Water into the Kuroshio" Proceedings of the JSPS-VCC Joint Seminar on Marine Science ed.by Mohd.Zaki Mohd.Saied,Univ.Pertanian Malaysia,Malaysia. 5-14 (1997)
• [文献書誌] 日比谷 紀之、丹羽 淑博、中島 健介、杉ノ原 伸夫: "海洋内部波の非線形相互作用による乱流スケールへのエネルギーカスケードアップ過程の数値実験" 気候システム研究センター、気候システム研究業書、No.2「気候研究の最前線」. 79-89 (1997)