2000 年度実績報告書

環境乱流における渦の構造と乱流要素渦

研究課題

研究課題/領域番号	12125201
研究種目	特定領域研究(B)
研究機関	東京大学
研究代表者	新野宏東京大学, 海洋研究所, 助教授 (90272525)
研究分担者	小森悟京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60127082) 増田章九州大学, 応用力学研究所, 教授 (60091401) 木村龍治東京大学, 海洋研究所, 教授 (20013576)
キーワード	スーパーセル / 竜巻 / ポーラーロウ / 二重拡散対流 / 地衡流乱流 / 中規模渦 / 地球温暖化 / 表面更新渦
研究概要	環境乱流中の多様な渦の構造と力学を明らかにし,地球環境問題に重要な渦に伴う物質輸送や拡散現象などの基礎過程を解明するため、1.渦の構造と力学、2.渦の階層構造と拡散現象、3.渦の統計論、4.大気・海洋境界面の乱流の4課題に分け、研究を開始した。 1.スーパーセルと呼ばれる特殊な積乱雲を数値モデルで再現し,竜巻を生み出すメソサイクロンの鉛直渦度の成因を明らかにすると共に,モデルの水平解像度を上げ,竜巻に似た渦の再現にも成功した。また、日本海で発達したポーラーロウを,世界で初めて積乱雲を解像する高分解能モデルで再現することに成功し,その構造・発達過程の解析を開始した。 2.海洋中で観測される密度場の鉛直微細構造の成因を調べる室内実験と数値実験を開始した。基本場が拡散型対流に関して線形的に不安定な場合には,自励的に密度の層構造が形成されることがわかった。一方、線形的に安定な場合にも,初期に外的に乱流が与えられると,奇妙な間歇的時間振動が生じた後、層構造が形成されることがわかった。 3.海洋の中規模渦の集団的振舞を,乱流統計論の観点から明らかにするため、水平発散効果を考慮した発散地衡乱流の数値モデルを開発し、計算結果の解析を始めた。ベータ面上の成層自由減衰地衡流乱流についても,数値実験を開始し,海底地形の効果による順圧化の抑制や密度成層による「Rhines効果」の抑制に注目して解析を始めた。 4.地球温暖化問題において重要な2酸化炭素の大気・海洋間での交換量を正確に評価するための室内実験と数値実験を開始した。気液界面を通しての物質移動速度が界面が砕波で崩壊する場合に大幅に増加するのは,従来考えられていた砕波に伴う気泡の巻き込みではなく、風波よりもはるかに大きな周波数を有する表面更新渦の寄与と波の崩壊で界面が内部の流体で置き換えられ清浄となるためであることがわかった。

研究成果
(14件)

すべてその他

すべて文献書誌 (14件)

[文献書誌] Kurose,R.and Komori,S.: "Turbulence Structure over a Particle Roughness"Int.J.Multiphase Flow. 27. 673-683 (2001)
[文献書誌] Nagata.K.and Komori,S.: "Strongly stably stratified grid turbulence using second-moment closure"J.Fluid Mech.. 430. 361-380 (2001)
[文献書誌] Suzuki,O.,H.Niino,H.Ohno and H.Nirasawa: "Tornado producing mini supercells associated with Typhoon 9019"Mon.Wea.Rev.. 128. 1868-1882 (2000)
[文献書誌] Noguchi,T.and Niino,H.: "Formation and of layers in an infinite stably stratified fluid due to diffusive convection"Proc.5th International Symp.on Stratified Flows, Vancouver, 10-13 July 2000. 703-707 (2000)
[文献書誌] Niino,H.and A.Noda: "Numerical simulation of a mini-supercell over Kanto plain on 19 September 1990"Preprint 20^<th> Conf.on Severe Local Storms, 14-18 September 2000, Orland, Florida, Amer.Meteor.Soc.,. 607-610
[文献書誌] Mori,A.and H.Niino: "Self-similar solutions for the formation of the non-linear lateral convection in a stratified fluid"Proc.5th International Symp.on Stratified Flows, Vancouver, 10-13 July 2000. 1085-1090 (2000)
[文献書誌] Noguchi,T.and Niino,H.: "Inner structure of the head of axisymmetric gravity current"J.Visualization. 2. 1085-1090 (2000)
[文献書誌] Noda,A.,Niino,H.and Kimura.R.: "Tornado-like multiple vortices in a simulated supercell thunderstorm"J.Visualization. 3. 207 (2000)
[文献書誌] 新野宏: "竜巻とその親雲の流体力学"ながれ. 19. 105-118 (2000)
[文献書誌] 野口尚史,新野宏: "二重拡散対流による鉛直微細構造の形成"月刊海洋. 32. 832-842 (2000)
[文献書誌] 野田暁,新野宏: "竜巻を生ずる積乱雲の数値シミュレーション"ながれ. 19. 69-70 (2000)
[文献書誌] 柳瀬亘,新野宏: "日本海のポーラーロウについて"天気. 48. 31-32 (2000)
[文献書誌] 草場忠夫,増田章,小松幸生,高野洋雄,植野耕治: "日本海中央部の海上風と有義波の変動特性"九州大学大学院総合理工学報告. 22. 35-41. (2000)
[文献書誌] 新野宏: "竜巻の驚異と謎に迫る"FRONT. 13・6. 31-35 (2001)

2000 年度 実績報告書

環境乱流における渦の構造と乱流要素渦

研究代表者

新野 宏 東京大学, 海洋研究所, 助教授 (90272525)

研究成果

[文献書誌] Kurose,R.and Komori,S.: "Turbulence Structure over a Particle Roughness"Int.J.Multiphase Flow. 27. 673-683 (2001)

[文献書誌] Nagata.K.and Komori,S.: "Strongly stably stratified grid turbulence using second-moment closure"J.Fluid Mech.. 430. 361-380 (2001)

[文献書誌] Suzuki,O.,H.Niino,H.Ohno and H.Nirasawa: "Tornado producing mini supercells associated with Typhoon 9019"Mon.Wea.Rev.. 128. 1868-1882 (2000)

[文献書誌] Noguchi,T.and Niino,H.: "Formation and of layers in an infinite stably stratified fluid due to diffusive convection"Proc.5th International Symp.on Stratified Flows, Vancouver, 10-13 July 2000. 703-707 (2000)

[文献書誌] Niino,H.and A.Noda: "Numerical simulation of a mini-supercell over Kanto plain on 19 September 1990"Preprint 20^<th> Conf.on Severe Local Storms, 14-18 September 2000, Orland, Florida, Amer.Meteor.Soc.,. 607-610

[文献書誌] Mori,A.and H.Niino: "Self-similar solutions for the formation of the non-linear lateral convection in a stratified fluid"Proc.5th International Symp.on Stratified Flows, Vancouver, 10-13 July 2000. 1085-1090 (2000)

[文献書誌] Noguchi,T.and Niino,H.: "Inner structure of the head of axisymmetric gravity current"J.Visualization. 2. 1085-1090 (2000)

[文献書誌] Noda,A.,Niino,H.and Kimura.R.: "Tornado-like multiple vortices in a simulated supercell thunderstorm"J.Visualization. 3. 207 (2000)

[文献書誌] 新野宏: "竜巻とその親雲の流体力学"ながれ. 19. 105-118 (2000)

[文献書誌] 野口尚史,新野宏: "二重拡散対流による鉛直微細構造の形成"月刊海洋. 32. 832-842 (2000)

[文献書誌] 野田暁,新野宏: "竜巻を生ずる積乱雲の数値シミュレーション"ながれ. 19. 69-70 (2000)

[文献書誌] 柳瀬亘,新野宏: "日本海のポーラーロウについて"天気. 48. 31-32 (2000)

[文献書誌] 草場忠夫,増田章,小松幸生,高野洋雄,植野耕治: "日本海中央部の海上風と有義波の変動特性"九州大学大学院総合理工学報告. 22. 35-41. (2000)

[文献書誌] 新野宏: "竜巻の驚異と謎に迫る"FRONT. 13・6. 31-35 (2001)

2000 年度実績報告書

新野宏東京大学, 海洋研究所, 助教授 (90272525)