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2011 年度 実績報告書

大気境界層の激しい渦の発生機構・構造・力学及びその乱流輸送に果たす役割の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21340134
研究機関東京大学

研究代表者

新野 宏  東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (90272525)

キーワード気象学 / 対流混合層 / 大気境界層 / ラージ・エディ・シミュレーション / 渦 / 塵旋風 / 竜巻 / 回転境界層
研究概要

ラージ・エディ・シミュレーション(LES)モデルにより、日変化する対流混合層の中に生ずる塵旋風の再現実験を行い、塵旋風に流入する流体粒子のバックワードトラジェクトリ解析から、塵旋風の回転源が、対流が作り出した鉛直軸回りの循環にあることを突き止めた。この循環は、乱流状態の対流に伴う対流混合層中層の水平渦度の鉛直流による立ち上げで作られ、対流の下降域で地表付近に運ばれ、対流の上昇域へと流入することにより強い渦が発生していることが示された。
冬季の寒気吹き出し時の湿潤対流混合層のシミュレーションによる蒸気旋風の再現にも成功し、蒸気旋風の強さの環境場に対する依存性を調べた。その結果、下層の乾燥混合層と上層の湿潤混合層という2層構造を持つ混合層のうち、下層の乾燥混合層の厚さが厚いときに、強い蒸気旋風が発生することや、その回転源が複数の対流セル間の冷気下降流の衝突に伴う水平シアにあることがわかった。これらは、最近の竜巻の成因に関わる数値実験の結果とも類似点がある。
続いて、大気中の激しい渦の構造に関して、室内実験と力学理論、数値実験にもとつく解析を行った.緩やかに回転する円筒水槽の底面中心から、一定流量Qで水を流出させ、円筒容器の側面のスポンジを通して回転に馴染んだ等量の水を流入させる室内実験から、接線速度の半径分布は、すべての半径で角運動量保存的になる場合と、そうでない2つのレジームがあることがわかった。数値実験と理論的考察を行った結果、2つのレジームは、水槽内に生じる仮想的な(半径方向に角運動量一定の)ポテンシャル渦に伴う底面境界層が運べる流量とQとの大小により決まることがわかった。この結果は、現実の大気中の強い渦の半径分布がRankine渦からずれる原因を説明する可能性があり、興味深い。

  • 研究成果

    (27件)

すべて 2011

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (22件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Effects of ambient rotation on dust devils2011

    • 著者名/発表者名
      Ito, J., H. Niino, and M. Nakanishi
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: Vol.7 ページ: 165-168

    • DOI

      doi:10.2151/sola.2011-042

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Response of marine ecosystem to typhoon passage in the western subtropical North Pacific2011

    • 著者名/発表者名
      Shibano, R., Y. Yamanaka, N. Okada, T. Chuda, S. Suzuki, H. Niino, M. Toratani
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: Vol.38 ページ: L18608

    • DOI

      doi:10.1029/2011GL048717

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 円筒容器で回転する水の振動現象と履歴現象2011

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一、伊賀啓太、横田祥、新野宏、三澤信彦
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 30巻 ページ: 455-458

  • [雑誌論文] The mechanism of upper-oceanic vertical motions forced by a moving typhoon2011

    • 著者名/発表者名
      Suzuki, S., H.Niino, R.Kimura
    • 雑誌名

      Fluid Dynamics Research

      巻: VOL.43 ページ: 025504

    • DOI

      doi:10.1088/0169-5983/43/2/025504

    • 査読あり
  • [学会発表] 塵旋風のスケーリング2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤純至、新野宏、中西幹郎
    • 学会等名
      第13回地球流体力学研究集会
    • 発表場所
      九州大学雨要力学研究所(福岡県)
    • 年月日
      20111214-15
  • [学会発表] ITCZ breakdownに伴って生じる台風の発生・発達過程2011

    • 著者名/発表者名
      横田祥、新野宏、柳瀬亘
    • 学会等名
      第13回地球流体力学研究集会
    • 発表場所
      九州大学雨要力学研究所(福岡県)
    • 年月日
      20111214-15
  • [学会発表] 円筒容器内で回転する水の表面変形とその履歴現象2011

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一、新野宏, 他3名
    • 学会等名
      第13回地球流体力学研究集会
    • 発表場所
      九州大学雨要力学研究所(福岡県)
    • 年月日
      20111214-15
  • [学会発表] Numerical study on factors that affect the horizontal scale of tropical cyclones2011

    • 著者名/発表者名
      Takeda, K., H. Niino and W. Yanase
    • 学会等名
      Fifth Korea-China-Japan Joint Conference on Meteorology
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20111024-26
  • [学会発表] A numerical experiment on the genesis of tropical cyclones due to ITCZ breakdown mechanism2011

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Niino and W. Yanase
    • 学会等名
      Fifth Korea-China-Japan Joint Conference on Meteorology
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20111024-26
  • [学会発表] Formation mechanism of dust devils in idealized convective mixed layers2011

    • 著者名/発表者名
      Ito, J., H. Niino and M. Nakanishi
    • 学会等名
      Fifth Korea-China-Japan Joint Conference on Meteorology
    • 発表場所
      Busan, Korea
    • 年月日
      20111024-26
  • [学会発表] Terra Incognitaにおける大気境界層モデルのアプリオリ・テスト2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤純至、新野宏、中西幹郎
    • 学会等名
      第13回非静力学モデルに関するワークショップ
    • 発表場所
      防災科学技術研究所雪氷防災研究センター(新潟県)
    • 年月日
      20111013-14
  • [学会発表] 2011年4月25日に千葉県北西部で発生した竜巻の数値シミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      荒木健太郎、新野宏、加藤輝之
    • 学会等名
      第13回非静力学モデルに関するワークショップ
    • 発表場所
      防災科学技術研究所雪氷防災研究センター(新潟県)
    • 年月日
      20111013-14
  • [学会発表] 西大西洋に発生したtwin cyclonesの再現実験2011

    • 著者名/発表者名
      吉村淳、新野宏、柳瀬亘
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] ITCZ Breakdownに伴うハリケーン発生の理想化実験2011

    • 著者名/発表者名
      横田祥、新野宏、柳瀬亘
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] 2011年4月25日に千葉県北西部で発生した竜巻の数値シミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      荒木健太郎、新野宏、加藤輝之
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] LESで再現したDust Devilのトラッキング2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤純至、新野宏、中西幹郎
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県)
    • 年月日
      2011-11-17
  • [学会発表] 2011年4月25日に千葉で発生した竜巻の数値シミュレーション2011

    • 著者名/発表者名
      荒木健太郎、新野宏、加藤輝之
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] Dust Devilのスケーリング2011

    • 著者名/発表者名
      伊藤純至、新野宏、中西幹郎
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] 円筒容器内で回転する水の振動現象と履歴現象2011

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一、伊賀啓太、横田祥、新野宏、三澤信彦
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      首都大学東京(東京都)
    • 年月日
      2011-09-09
  • [学会発表] Large eddy simulation of sea breeze and scaling of its horizontal extent2011

    • 著者名/発表者名
      Ito, J., H. Niino and M. Nakanishi
    • 学会等名
      14th AMS Conference on Mesoscale Processes
    • 発表場所
      Los Angeles, USA
    • 年月日
      2011-08-01
  • [学会発表] 円筒容器内で回転する水の表面変形2011

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一、新野宏(他3名)
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県)
    • 年月日
      2011-05-21
  • [学会発表] 回転する流体中に見られた振動現象と履歴現象2011

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一、新野宏(他3名)
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • 年月日
      2011-05-21
  • [学会発表] 台風の水平スケールに影響する要因に関する数値的研究2011

    • 著者名/発表者名
      武田一孝、新野宏、柳瀬亘、沢田雅洋
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • 年月日
      2011-05-21
  • [学会発表] 西太平洋に発生したtwin cyclonesの統計解析2011

    • 著者名/発表者名
      吉村淳、新野宏、柳瀬亘
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • 年月日
      2011-05-21
  • [学会発表] ITCZ Breakdownによって発生した台風の再現実験2011

    • 著者名/発表者名
      横田祥、新野宏、柳瀬亘
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • 年月日
      2011-05-20
  • [学会発表] 2009年8月9日に中国山地東部の豪雨をもたらした降水系について2011

    • 著者名/発表者名
      宮城和明、新野宏
    • 学会等名
      日本気象学会春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都)
    • 年月日
      2011-05-18
  • [図書] 風の事典2011

    • 著者名/発表者名
      真木太一、新野宏、野村卓史、林陽生、山川修治
    • 総ページ数
      276
    • 出版者
      丸善

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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