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2022 年度 実施状況報告書

自走する渦対の力学と輸送混合:古典的渦対から乱流的渦対への発展と河川水への応用

研究課題

研究課題/領域番号 21K03655
研究機関北海道大学

研究代表者

中村 知裕  北海道大学, 低温科学研究所, 講師 (60400008)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード海洋物理 / 渦 / 渦対 / 物質輸送 / 河川水 / 潮流
研究実績の概要

本研究は、沿岸から外洋へ河川水・物質を効果的に輸送する「渦対」について、その力学と輸送・混合効果の解明を目的とする。沿岸は陸や人と外洋のインターフェースであり、多くの陸・人為起源物質が沿岸を介して外洋へ広がる。渦対とは、互いに逆向きに回転する渦がペアとなったもので、渦に伴う誘導速度で互いに相手を同じ方向に動かし「自走」する。渦対は、この「自走」により水を遠方まで輸送できる。海洋では、狭い海峡を速い潮流が流れると、海峡下流にジェットができ、その両側に渦対がしばしば形成されることが知られている。
本年度は、(1)鳴門海峡の渦対についての論文執筆、(2)厚岸湾での渦対・渦潮の観測、(3)河川水流出を想定した数値実験、を行った。
(1)鳴門海峡は、潮流が速く、渦潮・渦対が形成される。この渦対の発達・進行に海底地形・沿岸形状・密度成層が与える影響を調べ、論文にまとめた。2023年度はじめに投稿予定である。(2)厚岸湾では、引き潮時に河川水・湖水が厚岸湾に流れ出し、物質を輸送するとともに、厚岸湖の水を入れ替える。現場観測と衛星画像から、引き潮に伴う流出時に、ジェットと渦対そして鳴門の「渦潮」と似た小さい渦の列が形成されることが明らかになった。本年度は渦対等に伴う河川水・物質輸送に注目し現場観測を行った。(3)衛星画像から、河川水流出でも渦対が形成されることが示唆された。そこで、河川水流出による渦対形成の条件を明らかにするため、数値実験を行った。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

実施した数値実験の数は計画より若干少ないが、(1)形成・進行に対する地形と密度成層の影響を明らかにし、(2)河川水流出に伴う渦対の形成条件の手掛かりを得られた。加えて、厚岸において渦対・ジェット・渦潮を見つける、渦と内部波の相互作用を明らかにするなど、興味深い結果を得た。以上より、概ね順調に進展していると判断する。

今後の研究の推進方策

本年度に行えなかった数値実験を行うとともに、計画通り渦対による河川水の輸送を調べるための数値実験を引き続き実施する。また、結果をまとめて論文に投稿していく。

次年度使用額が生じた理由

数値実験を数多く行う予定であったが、これを代表者所属の研究所の有する計算機で行ったため、不要になった計算機使用料を次年度使用とした。この計算機使用料の予算を用いて、次年度に数値実験の補助を雇用する予定である。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Three Regimes of Internal Gravity Wave-Stable Vortex Interaction Classified by a Nondimensional Parameter δ: Scattering, Wheel-Trapping, and Spiral-Trapping with Vortex Deformation2023

    • 著者名/発表者名
      Ito Kaoru、Nakamura Tomohiro
    • 雑誌名

      Journal of Physical Oceanography

      巻: 53 ページ: 1087~1106

    • DOI

      10.1175/JPO-D-21-0309.1

    • 査読あり
  • [学会発表] 夏季オホーツク海北海道沿岸の水塊:タタール海峡水・海底混合層・北部根室海峡に注目して2023

    • 著者名/発表者名
      中村知裕、植田純生、野別貴博、美坂正、三谷曜子、西岡純、三寺史夫
    • 学会等名
      令和5年度日本水産学会春季大会シンポジウム「知床周辺海域のホットスポット形成:海洋環境から高次捕食者まで」
    • 招待講演
  • [学会発表] Ocean monitoring and ship observations around Shiretoko2023

    • 著者名/発表者名
      T. Nakamura, T. Nobetsu, T. Misaka, J. Nishioka, Y Mitani, O. Yamamura and H. Mitsudera
    • 学会等名
      The 37th International Symposium on the Okhotsk Sea & Polar Oceans 2023
  • [学会発表] 渦対の数値シミュレーション:鳴門海峡の渦対への地形と密度成層の効果2022

    • 著者名/発表者名
      中村知裕・山口卓也・中田聡史・松村義正
    • 学会等名
      2022年度海洋乱流の観測およびモデリングに関する研究集会
  • [学会発表] 河川水の流出過程に汽水湖が与える影響2022

    • 著者名/発表者名
      木田新一郎, 田中潔, 伊佐田智規, 中村知裕
    • 学会等名
      日本海洋学会2022年度秋季大会
  • [学会発表] 北太平洋亜寒帯域における基礎生産量の長期変化に対する熱塩・風成循環の影響2022

    • 著者名/発表者名
      中野渡拓也, 中村知裕, 三寺史夫, 西岡純, 西川はつみ, 内本圭亮, 黒田寛
    • 学会等名
      日本海洋学会2022年度秋季大会

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公開日: 2023-12-25  

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