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2014 年度 実施状況報告書

双補完的アプローチによる海洋の中規模渦と海面波浪の消散過程の研究

研究課題

研究課題/領域番号 26400474
研究機関独立行政法人海洋研究開発機構

研究代表者

相木 秀則  独立行政法人海洋研究開発機構, アプリケーションラボ, 主任研究員 (60358752)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード波と平均流相互作用 / エネルギーフラックス / 運動量フラックス / 重み付け平均理論 / Lagrange平均理論 / 風波 / ロスビー波
研究実績の概要

【海面波浪】
海面から海上100mまでの高さでは,風の鉛直シアによる相対渦度を使って鉛直断面にコンターを描くことができる.これを利用して鉛直semi-Lagrange座標系を構築し,砕波と乱流渦粘性がある状況で擾乱に関する各種統計量(Lagrange擬運動量,Lagrange擬エネルギー,波の活動度,Euler擬エネルギー)の収支式を導いた.その結果,風から波浪への運動量やエネルギーの伝達過程を詳しく定式化することができた.これは代表者がこれまでに培った重み付け平均理論とLagrange平均理論の融合手法を応用したものである.Lagrange擾乱量(理論寄り)とEuler擾乱量(観測寄り)の表現を互いに変換する式も含めて上記の結果をまとめた論文を,ノルウェーの共同研究者と執筆中である.

【中規模渦】
密度座標系に基づく重み付け平均理論を用いた代表者による過去の研究では,どの海域で中規模渦が発達しているのかを明らかにした.渦エネルギーの行方を調べるには,平均流(南極還流,黒潮,メキシコ湾流,アギュラス海流等)による移流や,Rossby波によるエネルギーフラックスを定量化し,相互比較する必要があった.しかし惑星β効果だけではなく,平均流によるシアβ効果や層厚β効果も加味する必要があるため,解析手法が未だ確立されていなかった.さらに赤道域においては準地衡流近似を使えないこともエネルギーフラックスの全球マッピングを阻む要因であった.一方で,中規模渦やRossby波による「波の活動度」や各種「擬運動量」の定式化においては,過去の研究によって,赤道域の特異点問題を乗り越えられることが示唆されていた.そこで,この「波の運動量」の定式化手法に隠された妙薬の詳細を明らかにし,「波のエネルギー」に応用すべく理論的な考察を行った.一連の結果をまとめた論文がJAS誌に受理された.

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

【海面波浪】
大気海洋波浪結合モデルに関する主著論文が沿岸海洋誌に出版された.別の主著論文をノルウェーの共同研究者と執筆中である.
【中規模渦】
ドイツの研究者と共同で執筆した主著論文がJournal of the Atmospheric Sciences誌に受理された.

3つの国際会議(イギリス,フランス,札幌)において招待講演を行った.ノルウェーとドイツの共同研究者の所に,それぞれ訪問し詳細な意見交換を行った.

今後の研究の推進方策

【海面波浪】
ノルウェーの共同研究者と執筆中の原稿を投稿する.海上1000mから水深100mまでを波浪境界層LESモデルで解き,台風のような強風下の気側と水側の鉛直構造を連続的に再現する為の手法を開発する.

【中規模渦】
赤道域と中緯度域の理想実験が既にそれぞれ終了しているのでその解析論文を投稿する.より現実の海洋に近い再解析やハインドキャスト実験結果についても解析を進める.

次年度使用額が生じた理由

上記のJAS誌の論文は,頁数がかなり多くなった事に加え受理されたタイミングが年度末だったため,平成26年度内に手続きを行うことができず,出版料に未使用額が生じた.

次年度使用額の使用計画

JAS誌の論文の出版料等にあてる.

備考

[1] 2014年12月に米国サンフランシスコ市で開かれた国際会議(AGU Fall Meeting)においてセッション(Ocean Mesoscale Processes)の共同コンビーナーを務めた.
[2] AGUのJournal of Geophysical Research誌より優秀査読者賞が授与された.

  • 研究成果

    (18件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (16件) (うち招待講演 4件)

  • [雑誌論文] A divergence-form wave-induced pressure inherent in the extension of the Eliassen-Palm theory to a three-dimensional framework for all waves at all latitudes2015

    • 著者名/発表者名
      Aiki H., K. Takaya, and R. J. Greatbatch,
    • 雑誌名

      Journal of the Atmospheric Sciences

      巻: 72 ページ: 2822-2849

    • DOI

      10.1175/JAS-D-14-0172.1

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 大気海洋波浪結合モデルの開発と台風実験への応用2015

    • 著者名/発表者名
      相木秀則,吉岡真由美,加藤雅也,森本昭彦,篠田太郎,坪木和久
    • 雑誌名

      沿岸海洋研究

      巻: 52 ページ: 139-148

    • 査読あり
  • [学会発表] 全ての緯度帯の波を対象としたEliassen-Palm理論と渦度力学2015

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      日本海洋学会2015年度春季大会
    • 発表場所
      東京海洋大学品川キャンパス,品川区,東京都
    • 年月日
      2015-03-24
  • [学会発表] Reduction of sampling errors using a phase-independent expression for energy flux associated with inertia-gravity waves2015

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      Guest Seminar
    • 発表場所
      Norwegian Meteorological Institute, Oslo, Norway
    • 年月日
      2015-01-29
  • [学会発表] Reduction of sampling errors using a phase-independent expression for energy flux associated with inertia-gravity waves2015

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      Guest Seminar
    • 発表場所
      GEOMAR, Kiel, Germany
    • 年月日
      2015-01-26
  • [学会発表] How to diagnose the horizontal flux of mesoscale / Rossby eddy energy in the extension regions of western boundary current?2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2014 (poster)
    • 発表場所
      Moscone Convention Center, San Francisco, USA
    • 年月日
      2014-12-15 – 2014-12-19
  • [学会発表] 黒潮続流の渦エネルギーは東に運ばれるのか?西に運ばれるのか?2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      地球流体における流れの多様性と普遍性の力学
    • 発表場所
      東京大学大気海洋研究所,柏市,千葉県
    • 年月日
      2014-11-21
  • [学会発表] 黒潮続流の渦エネルギーは東に運ばれるのか?西に運ばれるのか?2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      海洋大循環の力学-エクマン層から中深層循環迄
    • 発表場所
      九州地区国立大学九重共同研修所,九重町,大分県
    • 年月日
      2014-10-31
  • [学会発表] 風波の生成問題におけるLagrange擾乱量とEuler擾乱量の区別2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      日本気象学会2014年度秋季大会
    • 発表場所
      福岡国際会議場,福岡市,福岡県
    • 年月日
      2014-10-23
  • [学会発表] How to diagnose the horizontal flux of mesoscale / Rossby eddy energy in the extension regions of western boundary currents?2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      The 7th OFES International Workshop
    • 発表場所
      Aizu Univ., Fukushima, Japan
    • 年月日
      2014-10-03
  • [学会発表] 風波の生成問題におけるLagrange擾乱量とEuler擾乱量2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      2014年度日本海洋学会秋季大会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパス,長崎市,長崎県
    • 年月日
      2014-09-14
  • [学会発表] Energy transfer from mesoscale eddies to basic currents in the downstream regions of the Gulf Stream and the Kuroshio2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society 2014
    • 発表場所
      Royton Hotel, 札幌市,北海道
    • 年月日
      2014-07-30
    • 招待講演
  • [学会発表] 大気海洋波浪結合領域モデルの開発2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      北海道大学低温科学研究所研究集会「海氷海洋モデリングの共通基盤構築に向けて」
    • 発表場所
      北海道大学低温科学研究所,札幌市,北海道
    • 年月日
      2014-07-25
    • 招待講演
  • [学会発表] Reduction of sampling errors using a phase-independent expression for energy flux associated with inertia-gravity wave2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      Ocean Scale Interactions
    • 発表場所
      IFREMER, Brest, France
    • 年月日
      2014-06-24
    • 招待講演
  • [学会発表] A new expression for the form stress term in the vertically Lagrangian mean framework for the effect of surface waves on the upper-ocean circulation2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      Ocean Scale Interactions (poster)
    • 発表場所
      IFREMER, Brest, France
    • 年月日
      2014-06-23 – 2014-06-25
  • [学会発表] 慣性重力波によるエネルギーフラックスの位相独立表現2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      日本気象学会2014年度春季大会
    • 発表場所
      開港記念会館,横浜市,神奈川県
    • 年月日
      2014-05-24
  • [学会発表] 慣性重力波によるエネルギーフラックスの位相独立表現2014

    • 著者名/発表者名
      相木秀則
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • 発表場所
      パシフィコ横浜,横浜市,神奈川県
    • 年月日
      2014-04-28
  • [学会発表] Energetics of the global ocean: the role of mesoscale eddies2014

    • 著者名/発表者名
      H. Aiki
    • 学会等名
      Atmosphere and Ocean Dynamics: A Scientific Workshop
    • 発表場所
      Foresight Centre, Liverpool, UK
    • 年月日
      2014-04-10
    • 招待講演

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公開日: 2016-05-27  

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