| 研究課題/領域番号 |
13440121
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山田 道夫 東京大学, 大学院・数理科学研究科, 教授 (90166736)
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| 研究分担者 |
余田 成男 京都大学, 大学院・理学研究科, 助教授 (30167027)
林 祥介 北海道大学, 大学院・理学研究科, 教授 (20180979)
石岡 圭一 東京大学, 大学院・数理科学研究科, 助教授 (90292804)
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| キーワード | 回転流体 / 球面 / 2次元乱流 / ナビエストークス方程式 / 周極流 / 円領域 / ロスビー波 / 角運動量輸送 |
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| 研究概要 |
回転球面上の2次元乱流における形態形成過程を調べるため、球面上において乱流初期値から出発する数値実験を行い、出現する形態と系のパラメータの関係を調べた。
まず、流れ領域に円形の剛体境界を設定し、境界周辺において強度が減衰する乱流場を初期値とする場合について、アンサンブル実験を含んだ数値実験を集中的に行った。領域の位置と大きさには多様性があるが、特に、回転ベクトルの方向が地球と同じで、領域が南半球に一致する場合、初期乱流場の時間発展において、南極周辺において西風周極流が出現することが見出され、これは80アンサンブルを用いた数値実験でも確認された。これは、流れ領域が全球面である場合に極域に東風周極流が出現することと対照的である。また、この西風周極流は、領域境界を赤道から北半球側や南半球側に動かしてもロバストに出現することが見出された。このような周極流の出現は、乱流場から出現する大規模流れパターンであることに大きな特徴がある。
このような西風周極流の出現は、定性的には、ロスビー波が東風運動量を伴って領域境界まで伝播し粘性散逸によって消滅するため、という過程が示唆されるが、この説明の定量的裏付けは現在進行中である。また、これに関連して、乱流場解析手法のためのウェーブレット解析手法、乱流場のおける角運動量輸送場の解析、異なる波動を伴う流れ場として回転球面上の浅水方程式の数値実験なども行った。
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