2002 年度実績報告書

熱・物質の二重拡散を伴うK-H渦のダイナミックス

研究課題

研究課題/領域番号	14655082
研究機関	京都大学
研究代表者	植田洋匡京都大学, 防災研究所, 教授 (70026186)
研究分担者	石川裕彦京都大学, 防災研究所, 助教授 (60263159)
キーワード	二重拡散対流 / ケルビン-ヘルムホルツ渦 / ソルトフィンガー型対流 / 拡散型対流 / ケルビン-ヘルムホルツ不安定 / 砂嵐 / キャッツアイ / 黄砂
研究概要	本研究では、拡散係数の異なる熱と物質(あるいは異種の物質)が共存し、それらが共に浮力効果を持つような場合(これを「熱・物質の二重拡散を伴う場合」とよぶ)について、K-H渦と二重拡散対流の共存場の構造とダイナミックスを調べて、K-H不安定と二重拡散対流の相互作用を明らかにすることを目的とした。本年度は、熱と物質の拡散係数の比、熱と物質それぞれに起因する上下密度差、上下2流体間の速度差を変えたときの、K-H渦と二重拡散対流の共存場の直接数値シミュレーションをおこない、熱、物質移動の種々のパラメータ依存性が内部構造とその時間発展に及ぼす影響を調べた。その結果、ソルトフィンガー型の二重拡散対流(例えば、塩分の濃度が高いが高温の流体層が上にある場合の対流)の条件では、塩分の拡散係数が熱の拡散係数よりわずかに小さいだけで、その差がK-H渦の急速な発達を促すこと、逆に塩分拡散係数の方が大きくなるK-H渦の発達を抑制することを示した。また、この違いは、K-H渦生成に伴う上下層の流体混合を大きく変化させることを示した。このような相違を生む原因は、高温と低温の流体層(あるいは高濃度、低濃度の流体層)が交互に薄い層状(ロール状)に巻き込まれることによって、薄層状の流体層の内部に大きな温度、濃度勾配が生まれ、これが二重拡散を活発化あるいは抑制することによることを示した。それに伴う浮力の開放の有無がK-H渦の構造を大きく変化させる。一方、応用研究として砂嵐の数値モデルの構築に着手した。本年度は、砂粒子の地表からの巻き上げの数値モデルと砂粒子の大気中での移流・拡散モデルを組み合わせて、中国からの黄砂嵐のシミュレーションを行い、数値モデルの妥当性を検証した.

研究成果

(6件)

すべてその他

すべて文献書誌 (6件)

[文献書誌] An J., Ueda, H., Wang, Z., Matsuda, K., Kajino, M.: "Simulations of monthly mean nitrate concentrations in precipitation"Atmospheric Environment. 37・2. 225-240 (2003)
[文献書誌] Carmichael, G.R., Street, D.G., Calori, G., Amann, M., Jacobson, M.Z., Hnsen, J., Ueda, H.: "Changing trend in sulfur emissions in Asia : Implications for acid deposition, air pollution, and climate"Environmental Science and Technology. 36・22. 4707-4713 (2002)
[文献書誌] Terada, H., Ueda, H., Wang, Z.: "Trend of acid rain and neutralization by yellow-sand in East Asia --A numerical study --"Atmospheric Environment. 36・3. 503-509 (2002)
[文献書誌] Carmichael, G.R., Calori, G., Hayami, H., Uno, I., Cho, S.Y., Engrdt, M., Kim, S.-B., Ichikawa, Y., Ikeda, Y., Woo, J-H., Ueda, H., Amann, M.: "The MICS-Asia study : model intercomparison of long-range transport and sulfur deposition in East Asia"Atmospheric Environment. 36・1. 175-199 (2002)
[文献書誌] Ueda, H., Andoh, K.: "Kelvin-Helmholtz billows associated with double diffusion effects"J.Fluid Mech.. (submitted).
[文献書誌] 植田洋匡: "第2章水の大循環サイクルと水資源、「水文大循環と地域水代謝」、丹保憲仁編"技報堂出版. 30 (2003)

2002 年度 実績報告書

熱・物質の二重拡散を伴うK-H渦のダイナミックス

研究代表者

植田 洋匡 京都大学, 防災研究所, 教授 (70026186)

研究成果

[文献書誌] An J., Ueda, H., Wang, Z., Matsuda, K., Kajino, M.: "Simulations of monthly mean nitrate concentrations in precipitation"Atmospheric Environment. 37・2. 225-240 (2003)

[文献書誌] Carmichael, G.R., Street, D.G., Calori, G., Amann, M., Jacobson, M.Z., Hnsen, J., Ueda, H.: "Changing trend in sulfur emissions in Asia : Implications for acid deposition, air pollution, and climate"Environmental Science and Technology. 36・22. 4707-4713 (2002)

[文献書誌] Terada, H., Ueda, H., Wang, Z.: "Trend of acid rain and neutralization by yellow-sand in East Asia --A numerical study --"Atmospheric Environment. 36・3. 503-509 (2002)

[文献書誌] Ueda, H., Andoh, K.: "Kelvin-Helmholtz billows associated with double diffusion effects"J.Fluid Mech.. (submitted).

[文献書誌] 植田洋匡: "第2章水の大循環サイクルと水資源、「水文大循環と地域水代謝」、丹保憲仁編"技報堂出版. 30 (2003)

2002 年度実績報告書

植田洋匡京都大学, 防災研究所, 教授 (70026186)