2004 Fiscal Year Annual Research Report
海洋内部重力波のエネルギーバランスに基づく乱流混合係数のグローバル分布の解明
| Project/Area Number |
15740290
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
丹羽 淑博 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助手 (40345260)
|
|---|
| Keywords | 乱流混合 / 内部重力波 / 内部潮汐波 / 海洋深層大循環 / 三波共鳴非線形相互作用 |
|---|
| Research Abstract |
海洋中・深層における乱流混合過程は、海洋深層大循環の強さや南北熱輸送量をコントロールする重要な物理過程であることが一般的に広く認識されている。この乱流混合の主要なエネルギー供給源となっているのが、バロトロピックな潮汐流と海底地形との相互作用によって励起される内部潮汐波である。この内部潮汐波のエネルギーが高波数領域へとカスケードダウンすることにより、海洋深層の乱流混合が引き起こされている。
そこで本年度は昨年度に引き続き内部潮汐波エネルギーのグローバルな分布を現実的な海底地形・密度清掃及びバロトロピックな潮汐流を組み込んだ3次元数値モデルを使って調べた。その結果、全海洋の内部潮汐波エネルギーの大部分が、密度躍層の深度(約1000m)で急峻な地形変化を有し且つ潮汐波がほぼ直交して入射するような顕著な海底地形において限定的に発生していることが明らかになった。この数値シミュレーションの結果を検証するために海洋観測データ(Topex/Poseidonの海面高度計データおよび海洋中・深層の長期係留流速計のグローバルデータベース)との比較をおこなったところ、両者が概して一致していることが確認された。さらに、数値モデル内の内部潮汐波のエネルギーバランスを調べたところ、海底地形上で励起される内部潮汐波エネルギーの約半分が鉛直低次モードの内部潮汐波として海底地形から離れた遠方へ伝播するのに対して、残りの約半分が励起源の近傍で消散されることが分かった。このことは、海洋中・深層における乱流混合過程に関して、鉛直低次モードの内部潮汐波により海底地形の遠方で引き起こされる混合(remote mixing)と海底地形直上での混合(local mixing)を区別することが必要であることを示している。
そこで、内部潮汐波から乱流混合過程に至るエネルギーカスケードダウン過程を詳しく調べるために理想的な海底地形を組み入れた鉛直2次元数値モデルを利用した数値実験を実施した。その結果、海底地形から数波長以上離れた領域では鉛直低次モード・内部潮汐波のエネルギーがParametric Subharmonic Instability(P.S.I.)とよばれる三波共鳴非線形相互作用を通じて効率的にカスケードダウンするのに対して、海底地形の近傍ではInduced Diffusion(I.D.)と呼ばれる別タイプの三波共鳴非線形相互作用が支配的になることが明らかになった。また、P.S.I.を介して引き起こされるremote mixingは中緯度(約30度)で特に効率的に誘発されるのに対して、I.D.を介したlocal mixingはそのような顕著な緯度依存性を持たないことが示された。
|
Research Products
(1 results)
