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2011 年度 実績報告書

吹送流の季節変動機構・特性に関する数値実験

研究課題

研究課題/領域番号 22740314
研究機関九州大学

研究代表者

吉川 裕  九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (40346854)

キーワード吹送流 / 熱フラックスの日周変動 / 風成乱流混合
研究概要

吹送流の鉛直構造やその季節変動は、熱フラックスの日周変動の季節変化に大きく依存することが、ラージエディシミュレーション(LES)で明らかになった。この依存関係の力学機構を明確にするため、日周変動する熱フラックスのもとでの吹送流を表現する単純化(近似)解析解を、鉛直一次元の運動方程式および水温の拡散方程式から導出した。得られた解は、緯度、風速、加熱冷却比、加熱時間のみに依存するが、これらをパラメターとしてLESの結果と比較したところ、定性的な特徴を良く再現することが確認できた。また、熱フラックスの日周変動の影響は冬季高緯度地域で大きいことが示唆された。さらに解を詳細に調べたところ、単純化解析解はエクマン螺旋解と慣性振動解の和で表現されるが、日平均流速はエクマン螺旋解が、日平均流向はエクマン螺旋解と慣性振動解が重要であることがわかった。
次に、過去に行われた観測(LOTUS観測)を想定したLES数値実験を行い、日周変動する熱フラックスに関する先行研究(Price et al.1986など)の検証を行った。その結果、吹送流速は風速に依存するなど、先行研究と相容れない結果を得た。その原因として、先行研究における安定成層時の風成乱流混合のパラメタリゼーショシが不適切であったことが考えられ、乱流混合過程の正確なパラメタリゼーションの重要性を確認する結果となった。
最後に、風成混合過程を精度良く再現するパラメタリゼーションスキームを構築するため、大気境界層の研究で用いられたNakanishi and Niino(2006)やKitamura(2010)の乱流混合パラメタリゼーションスキームを、海洋モデルに実装した。代表的なパラメターのもと実験を行った結果、概ね良い再現性を有することが確認できた。

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

目的の一つである「単純化解析模型の構築」は十二分に達成された。その他に関しても概ね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

当初予定に沿って行う。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2012 2011 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (7件)

  • [雑誌論文] The Subpolar Front of the Japan/East Sea.Part III : Competing Roles of Frontal Dynamics and Atmospheric Forcing in Driving Ageostrophic Vertical Circulation and Subduction

    • 著者名/発表者名
      Y.Yoshikawa, C.M.Lee, L.N.Thomas
    • 雑誌名

      Journal of Physical Oceanography

      巻: (印刷中)(未定)

    • DOI

      doi:10.1175/JPO-D-11-0154.1

    • 査読あり
  • [学会発表] 海面熱フラックスの日変化を考慮した吹送係数の全球分布2012

    • 著者名/発表者名
      井手善彦・吉川裕
    • 学会等名
      2012年度日本海洋学会春季大会
    • 発表場所
      筑波大学第二エリア
    • 年月日
      2012-03-28
  • [学会発表] 前線近傍で発生する上昇流と下降流2012

    • 著者名/発表者名
      吉川裕
    • 学会等名
      2012年度日本海洋学会春季大会
    • 発表場所
      筑波大学第二エリア
    • 年月日
      2012-03-26
  • [学会発表] The wind-driven turbulence and flow under surface heating2012

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Yoshikawa, Yoshihiko Ide
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2012
    • 発表場所
      Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2012-02-20
  • [学会発表] Estimates of the turbulent kinetic energy budget in the convective boundary layer2012

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Endoh, Takeshi Matsuno, Yutaka Yoshikawa, Eisuke Tsutsumi
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2012
    • 発表場所
      Salt Lake City, Utah, USA
    • 年月日
      2012-02-20
  • [学会発表] 対流混合層内での乱流運動エネルギー収支の見積り2011

    • 著者名/発表者名
      遠藤貴洋、松野健、吉川裕、堤英輔
    • 学会等名
      2011年度日本海洋学会秋季大会
    • 発表場所
      九州大学筑紫キャンパス
    • 年月日
      2011-09-27
  • [学会発表] Seasonal variations of the wind-driven Ekman flow estimated from HF radar, a part of an intensive monitoring system in the Tsushima strait2011

    • 著者名/発表者名
      Yutaka Yoshikawa, Akira Masuda
    • 学会等名
      2011 IUGG General Assembly
    • 発表場所
      Merborn, Australia
    • 年月日
      2011-07-02
  • [学会発表] Effects of diurnal cycle of surface heat flux on the seasonal variation of the wind-driven Ekman flow2011

    • 著者名/発表者名
      Yoshihiko Ide, Yutaka Yoshikawa
    • 学会等名
      2011 IUGG General Assembly
    • 発表場所
      Merborn, Australia
    • 年月日
      2011-06-29

URL: 

公開日: 2013-06-26  

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