北太平洋の中・深層における乱流拡散率の時空間分布の解明

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12440125
• 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, 教授 (80192714)
• 研究分担者: 古恵 亮 東京大学, 気候システム研究センター, 助手 (30311640) ; 磯田 豊 北海道大学, 水産学部, 助教授 (10193393) ; 吉田 次郎 東京水産大学, 水産学部, 助教授 (30174931)
• キーワード: 乱流拡散 / 北太平洋 / 深層 / 内部潮汐波 / 慣性周波数 / エネルギーカスケード / 3波共鳴機構 / Parametric subharmonic instability

研究概要

深層海洋大循環のパターンの把握に不可欠な、北太平洋の西部から中央部にかけての乱流拡散率の空間分布を調べるため、前年度に引き続き、北海道大学水産学部の練習船を利用してXCP(投棄式流速計)およびXCTD(投棄式CTD)による水平流速や密度成層の鉛直微細構造の観測を行った。まず、北星丸(平成13年2-3月)によるホノルルから函館に至る航路に沿ってそれぞれ25本のXCPおよびXCTDを落下させ、得られた深さ1.5kmまでの鉛直微細構造のデータからGregg(1989)のスケーリング則を用いて、北太平洋の西部から中央部までの乱流拡散率の空間分布を求めた。その結果、海底地形変化の乏しい北太平洋の東部に比べ、海嶺が多数存在する西部での乱流拡散率は1オーダー以上も大きくなっていることが確認できた。また、ともに半日周期の内部潮汐波の発生域でありながら、その周波数が局所的な慣性周波数の2倍を超えるハワイ海嶺付近(22°N)では、2倍を下回るアリューシャン海嶺付近(49°N)と比べ、はるかに大きな乱流拡散率を示すことも分かった。そこで、この乱流拡散率の緯度依存性を詳細に調べるため、おしょろ丸による航海(平成13年11月)に参加し、30°Nを挟んで南北に走る伊豆-小笠原海嶺に沿って、それぞれ15本のXCPおよびXCTDを落下させ、乱流拡散率の空間分布を観測した。その結果、半日周期の内部潮汐波の周波数が局所的な慣性周波数の2倍を超える30°N以南では、2倍を下回る30°N以北に比べ、特に、深さ1km以下での乱流拡散率が著しく高くなっていることが確認され、海洋深層での乱流拡散スケールまでのエネルギーカスケードがparametric subharmonic instabilityの機構により支配されるというHibiya et al. (2002)の数値実験と整合する結果が得られた。

研究成果

• [文献書誌] Katsumata, K., T.Hibiya: "Internal wave generation by tidal flow over a sill in a rotating channel"Journal of Geophysical Research. 107(In press). (2002)
• [文献書誌] Watanabe, M., T.Hibiya: "Global estimates of the wind-induced energy flux to inertial motions in the surface mixed layer"Geophysical Research Letters. 29(In press). (2002)
• [文献書誌] Niwa, Y., T.Hibiya: "Numerical study of the spatial distribution of the M_2 internal tide in the Pacific Ocean"Journal of Geophysical Research. 106・C10. 22441-22449 (2001)
• [文献書誌] Endoh, T., T.Hibiya: "Numerical simulation of the transient response of the Kuroshio leading to the large meander formation south of Japan"Journal of Geophysical Research. 106・C11. 26833-26850 (2001)
• [文献書誌] Niwa, Y., T.Hibiya: "Spatial distribution of the M_2 internal tide in the North Pacific predicted using a three-dimensional numerical model"Journal of the Geodetic Society of Japan. 47・3. 711-718 (2001)
• [文献書誌] Furue, R.: "An equatorial diffusive boundary layer and the equatorial stacked jets in thermally drive OGCMs"Journal of Physical Oceanography. 31・9. 2737-2748 (2001)