| 研究課題/領域番号 |
17J06060
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
高橋 杏 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | 乱流混合 / 南大洋 / 南極周極流 / ファインスケール・パラメタリゼーション / 近慣性波 / 風下波 / 中規模渦 |
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| 研究実績の概要 |
2016年1月の東京海洋大学練習船「海鷹丸」による南大洋観測航海時に研究代表者が実施した、南極周極流域における乱流混合強度・流速・水温の同時観測によって得られたデータを解析したところ、「南極周極流ジェット上で、既存の乱流パラメタリゼーションが真の乱流混合強度を過大評価する」傾向が確認された。そこで本年度は、その過大評価が何故生じるのか検証するために、観測データのより詳細な解析を行い、「南極周極流や中規模渦に伴う地衡流シアー」が「近慣性波や風下波に代表される内部波場」と共存する南大洋における乱流混合過程を明らかにすることを目的とした。
過大評価傾向は、鉛直波長の短い流速・密度の変動成分である「内部波エネルギー」との相関が大きく、逆に鉛直波長の長い流速シアー (≒地衡流シアー) との相関は小さかった。そこで、過大評価傾向が見られた観測点における内部波エネルギーの鉛直波数スペクトルの特徴を調べたところ、鉛直長波長の「下向き伝播する近慣性波」や「上向き伝播する風下波」が鉛直波数スペクトルの低波数側に「こぶ」を作っており、これらに伴う「内部波場の異方性」や「鉛直波数スペクトルの歪み」が「乱流パラメタリゼーションによる過大評価傾向」の原因となっていたと考えられる。上記のスペクトルは、中規模渦による近慣性波の捕捉や、南極周極流による海底地形上での風下波励起によって形成されていたと考えられる。
また、2018年1月には「海鷹丸」による南大洋航海に再度乗船し、最新型の乱流計 VMP-X を用いた乱流観測を実施した。南極周極流域の計9観測点において「海面から海底までの乱流混合強度の鉛直プロファイル」という貴重なデータを得ることに成功した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
南極周極流域における「乱流パラメタリゼーションによる過大評価傾向」の原因を明らかにするために、いくつかの仮説を立てた上で、それらの仮説がもっともらしいかどうか、先行研究の詳細なレビューや、様々な観点からのデータ解析を行い、検討を重ねた。それらの作業に想定以上の時間を要したため、研究成果論文の投稿にも遅れが生じた。
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| 今後の研究の推進方策 |
「内部波場の異方性」や「鉛直波数スペクトルの歪み」が乱流パラメタリゼーションの推定精度にどのように影響するのか、またこれまでの観測で確認された「乱流パラメタリゼーションによる過大評価傾向」は再現されるのか、定量的に検証する。そのために、Henyey et al. (1986) や Ijichi and Hibiya (2016) で用いられた「波追跡シミュレーション」を用いて、南極周極流域の乱流混合過程を想定した数値実験を行う予定である。
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