研究課題
将来の正確な気候変動予測のためには高精度な海洋大循環モデルの構築が必要不可欠である。その際、最も重要な課題となるのが、大循環モデルで解像できないサブグリッドスケールの乱流混合過程のパラメタリゼーションである。特に、海洋深層の等密度線を横切る方向の乱流混合はその強度の時空間分布どころかそのオーダーさえも完全には解明されていない。この海洋深層の乱流混合は、スモールスケールの内部波が砕波することにより引き起こされており、そのエネルギーはもともと潮汐や風応力フォーシングによって励起された内部波エネルギーが、非線形相互作用を通じて、海洋内部波の普遍平衡スペクトルであるGMスペクトルの中を高波数域にカスケードすることによって供給されている。そこで、本年度はGMスペクトルの形成・維持機構を調べるための数値実験を行った。非静水圧・鉛直2次元の数値モデルに、鉛直第1モード・半日周期の潮汐フォーシングと鉛直第1モード・近慣性周期の風応力フォーシングを長時間与え続け、最終的に達成される準平衡状態での内部波場のスペクトル構造を調べた。その結果、潮汐フォーシングと風応力フォーシングとを同時に与えた場合、両フォーシングの強度の比によらず、GMスペクトルが形成維持されることが明らかになった。なお、GMスペクトルを数値モデル内に内生的に再現しだのは、本研究が初めてである。それに対して、潮汐フォーシングあるいは風応力フォーシングのどちらか一方だけを与えた場合には、GMスペクトルが再現されないことが分かった。このことは、地中海など潮汐流が極端に弱い縁海ではGMスペクトルが存在しないという観測結果と整合的である。このことから、内部波普遍平衡スペクトルの形成維持、ひいては内部波エネルギーのカスケードおよび海洋深層の乱流混合の生成には、潮汐フォーシングと風応力フォーシングの両方が不可欠であることが明らかになった。この数値実験の結果をふまえて、来年度は現実的な潮汐・風応力フォーシングを、海底地形や地衡流を組み入れた数値モデルに与え続けることによって、より現実に近い状況でGMスペクトルの再現を試みる予定である。
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Geophysical Research Letters 36
ページ: doi : 10.1029/2008GL036825
