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2012 年度 実施状況報告書

地球温暖化予測の高精度化に向けた海洋混合層モデルの開発

研究課題

研究課題/領域番号 23654165
研究機関東京大学

研究代表者

日比谷 紀之  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (80192714)

キーワード海洋混合層 / 乱流クロージャーモデル / 海洋大循環モデル / 海面水温 / 海面熱フラックス / 台風 / 風応力 / アルゴデータ
研究概要

気候変動をはじめとする大気海洋相互作用を考える上で、海面水温や混合層深度の正確な再現は必要不可欠である。本年度は、従来広く使われてきた Mellor-Yamada (以降 M01) の混合層モデルとその改良版である Nakanishi and Niino (以降 NN09) の混合層モデルを海洋大循環モデルに組み込み、夏季における現実的な台風に伴う風応力のデータや、冬季の海面冷却や風応力のデータを与えた時に、両者にどのような差異が生じるかを詳細に調べた。
計算領域としては北太平洋を主な対象とし、水平の計算格子間隔は球面座標上 120°- 160°E、0°- 40°N で 0.1°× 0.1°、その外側で緩やかに増加するものとした。一方、鉛直方向には45レベルとし、その計算格子間隔を海面付近で 5m、深海で 250m と設定した。さらに、海面における境界条件として、気象庁長期再解析プロジェクト JRA-25 による 1.25°間隔・6時間毎の海上風速、海上気温、降水、比湿、下向き短波・長波フラックスを時間・空間方向に線形補間して与えた。
この数値実験の結果、風応力および海面冷却の何れに対しても NN09モデルを用いた場合の方が M01モデルを用いた場合に比べて混合層がより深くまで発達し、それに伴って海面水温がより低下することが示された。また、このときの ARGOデータによる実際の水温鉛直分布は NN09モデルを用いた計算結果と非常によく合致していることが明らかになった。このことは、台風に対する混合層の応答のみならず、冬季の混合層発達という長期間にわたるシミュレーションにおいても NN09モデルが M01モデルより優れたパフォーマンスを発揮することを明瞭に示している。

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

当初計画としては、カナダの Rockland 社により開発された投棄式乱流計を用いて、荒天時を含む様々な気象状況下で観測を行い、その観測結果の解析から既存の海洋混合層モデルの改良を行う予定であった。ところが、Rockland 社での技術開発が大幅に遅れてしまった上に、完成した試作品が当初計画通りに作動しないことが判明したため、コンピュータ上に荒天時の状況を含めた様々な気象状況を仮定し、数値実験を通じて海洋混合層モデルの応答を調べることで、モデル内の乱流スキームの改良を行い、その結果を論文にとりまとめることができた。しかしながら、投棄式乱流計の完成をぎりぎりまで待ったこともあり、国際学会での成果発表および国際誌での論文出版を当初の補助事業期間内に行うことが不可能となった。
以上の理由から、補助事業期間を平成25年度に延長申請した。

今後の研究の推進方策

平成24年度内にとりまとめた研究成果について、国際学会での成果発表および国際誌での論文出版を行う。

次年度の研究費の使用計画

国際学会での成果発表に要する旅費および国際誌での論文出版の費用とする。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (10件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Assessment of mixed layer models embedded in an ocean generalcirculation model2013

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, M., and T. Hibiya
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: 69 ページ: in press

    • DOI

      DOI: 10.1007/s10872-013-0176-6

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical study of tide-induced mixing over tough bathymetry in the abyssal ocean2012

    • 著者名/発表者名
      Iwamae, N., and T. Hibiya
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: 68(1) ページ: 195-203

    • DOI

      DOI:10.1007/s10872-001- 0088-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of turbulence closure models for resonant inertial response in the oceanic mixed layer using a large eddy simulationmodel2012

    • 著者名/発表者名
      Furuichi, N., T. Hibiya, and Y. Niwa
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: 68(2) ページ: 285-294

    • DOI

      DOI.10.1007/s10872-011-0095-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical simulation of tidally induced eddies in the Bungo Channel: A possible role for sporadic Kuroshio-water intrusion (kyucho)2012

    • 著者名/発表者名
      Nagai, T., and T. Hibiya
    • 雑誌名

      Journal of Oceanography

      巻: 68(5) ページ: 797-806

    • DOI

      DOI 10.1007/s10872-012-0141-9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Assessment of fine-scale parameterizations of turbulent dissipationrates near mixing hotspots in the deep ocean2012

    • 著者名/発表者名
      Hibiya, T., N.Furuichi and R. Robertson
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 39 ページ: L24601

    • DOI

      DOI:10.1029/2012GL054068

    • 査読あり
  • [学会発表] Assessment of mixed layer models embedded in an ocean general circulation model

    • 著者名/発表者名
      Watanabe, M., and T. Hibiya
    • 学会等名
      Asia Oceania Geoscience Society (AOGS) – American Geophysical Union (AGU) (Western Pacific Geophysics Meeting (WPGM)) Joint Assembly 2012
    • 発表場所
      SUNTEC, Singapore
  • [学会発表] Numerical study of tide-induced mixing over rough bathymetry

    • 著者名/発表者名
      Hibiya, T., and N. Iwamae
    • 学会等名
      Asia Oceania Geoscience Society (AOGS) – American Geophysical Union (AGU) (Western Pacific Geophysics Meeting (WPGM)) Joint Assembly 2012
    • 発表場所
      SUNTEC, Singapore
  • [学会発表] Estimation of baroclinic tide energy available for deep ocean mixing based on three-dimensional global numerical simulations

    • 著者名/発表者名
      Niwa, Y., and T. Hibiya
    • 学会等名
      Asia Oceania Geoscience Society (AOGS) – American Geophysical Union (AGU) (Western Pacific Geophysics Meeting (WPGM)) Joint Assembly 2012
    • 発表場所
      SUNTEC, Singapore
  • [学会発表] 豊後水道における急潮現象に関する数値的研究

    • 著者名/発表者名
      永井 平, 日比谷 紀之
    • 学会等名
      2012年度日本海洋学会秋季大会
    • 発表場所
      東海大学清水校舎, 静岡
  • [学会発表] Application of the improved vertical mixing scheme to the modeling of the Japan Sea under traveling typhoons

    • 著者名/発表者名
      Wang, B., T-K. Kim, J-H. Yoon, N. Furuichi, and T. Hibiya
    • 学会等名
      2012年度日本海洋学会秋季大会
    • 発表場所
      東海大学清水校舎, 静岡
  • [学会発表] 我が国初のマルチスケールプロファイラーを利用した乱流パラメタリゼーションの有効性の検証

    • 著者名/発表者名
      伊地知 敬,日比谷 紀之
    • 学会等名
      2012年度日本海洋学会秋季大会
    • 発表場所
      東海大学清水校舎, 静岡
  • [学会発表] 海洋内部波場内での潮汐流と海底地形との相互作用による内部波励起とそれに伴うエネルギー散逸の数値実験

    • 著者名/発表者名
      高木 智章, 日比谷 紀之
    • 学会等名
      2013年度日本海洋学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学 品川キャンパス, 東京
  • [学会発表] 内部波スペクトルの周波数方向の歪みを考慮した乱流パラメタリゼーションの有効性の検証

    • 著者名/発表者名
      伊地知 敬, 日比谷 紀之
    • 学会等名
      2013年度日本海洋学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学 品川キャンパス, 東京
  • [学会発表] 全球数値シミュレーションから求められた内部潮汐波エネルギー転嫁率のグローバル分布の水平格子間隔依存性について

    • 著者名/発表者名
      丹羽 淑博, 日比谷 紀之
    • 学会等名
      2013年度日本海洋学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学 品川キャンパス, 東京
  • [学会発表] 内部潮汐流から近慣性流へエネルギーを輸送するPSIの増幅機構に関する理論的研究

    • 著者名/発表者名
      大貫 陽平, 日比谷 紀之
    • 学会等名
      2013年度日本海洋学会春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学 品川キャンパス, 東京
  • [備考] 東京大学 大学院理学系研究科 地球惑星科学専攻 メンバー紹介ページ(日本語)

    • URL

      http://ns.eps.s.u-tokyo.ac.jp/jp/member/index.php?_urid=1387&_lang=ja

  • [備考] 東京大学 大学院理学系研究科 地球惑星科学専攻 メンバー紹介ページ(英語)

    • URL

      http://ns.eps.s.u-tokyo.ac.jp/en/member/index.php?_urid=1387&_lang=en

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公開日: 2014-07-24  

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