海洋深層における乱流拡散率のグローバルなマッピング

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340136
• 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: 羽角 博康 東京大学, 気候システム研究センター, 助手 (40311641) ; 磯田 豊 北海道大学, 大学院・水産科学研究科, 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 / 海洋深層 / 投棄式流速計 / 流速シアー / パラメタリゼーション / 内部潮汐波 / 慣性周波数 / 緯度依存性

研究概要

深層海洋大循環モデルの高精度化に不可欠となる乱流拡散係数のグローバルなマッピングを目指して、これまで北太平洋を対象に行ってきた、投棄式流速計(XCP)による水平流速の鉛直シアー構造の観測を、北大西洋、南インド洋、さらには、南太平洋にまで展開した。すなわち、各大洋において、航走中の観測船からXCPを海洋中に次々と投入することにより、深さ約1500mまでの鉛直シアー構造を広範囲にわたって観測し、得られた鉛直10mスケールのシアー強度をGregg(1989)の実験式に代入することで深層における乱流拡散係数のマッピングを行った。
まず、2002年9月-10月、オランダ国立海洋研究所の研究船Pelagiaを用いて、北大西洋の64°Nから35°Nまでの計22地点で深層までの鉛直シアー構造をXCPによって観測し、乱流拡散係数を見積もった。その結果、大西洋中央海嶺に近い観測点では、乱流拡散係数はやや大きくなるものの、大部分の海域では、北太平洋での同じ緯度帯の結果とほとんど変わらず、約0.1cm^2s^<-1>の値であることがわかった。さらに、このXCP観測を南半球にまで展開し、2003年1-3月に行われた、東京水産大学・海鷹丸の練習航海中に、南西インド海嶺を横断する30°S近傍を中心として25本のXCPを投入、また、タスマニア島のホバートからニューカレドニア島のヌーメアに至る航路上で30本のXCPを投入することで、それぞれ、南インド洋、南太平洋の深層における鉛直シアー構造を観測した。
これらの観測ラインは、いずれも北太平洋で乱流拡散係数の大きさが急変した緯度30°を横切るように設定されている。今後は、北太平洋での観測結果から明らかにされた、乱流拡散係数の明瞭な緯度依存性が、世界の大洋で普遍的に存在するものかどうかに焦点をあてて、本年度の観測結果を解析していく予定である。

研究成果

• [文献書誌] Hibiya, T., M.Nagasawa, Y.Niwa: "Nonlinear energy transfer within the oceanic internal wave spectrum at mid and high latitudes"Journal of Geophysical Research. 107・C11. Art.No.-3207 (2002)
• [文献書誌] Nagasawa, M., T.Hibiya, Y.Niwa, M.Watanabe, Y.Isoda, S.Takagi, Y.Kamei: "Distribution of fine-scale shear in the deep waters of the North Pacific obtained using expendable current profilers"Journal of Geophysical Research. 107・C12. Art.No.-3221 (2002)
• [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・C10. Art.No.-3176 (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・8. Art.No.-1239 (2002)
• [文献書誌] Katsumata, K., T.Hibiya: "Frictionless generation of a tidal eulerian residual flow over a sill in a narrow channel"Journal of Oceanography. 59・3(in press). (2003)