2018 Fiscal Year Annual Research Report
A study of turbulence in the tidally-induced bottom boundary layer focusing on the horizontal component of Earth rotation and diurnal sea-surface heating
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16K05554
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
秋友 和典 京都大学, 理学研究科, 教授 (10222530)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 潮流 / 海底境界層 / 自転ベクトル / DNSモデル / 加熱 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
潮流海底境界層の乱流特性とそれに伴う混合過程を、地球自転ベクトルの水平成分fcと加熱の日周変化に注目した３次元DNSモデル実験に基づき検討した。まず、緯度75、45、15、および0度に対して、自転ベクトルの水平成分がある場合（以後、ケースFC）と無い場合（ケースNFC）について、加熱・成層のない密度一様条件での乱流特性を比較した。緯度が下がるほど、ケースFCとNFCでの境界層厚の比（FC/NFC比）が増加することを見出した（最大で２倍）。また、海面加熱下（一定と日周変化する場合）での境界層の乱流特性を調べ、ケースFCにおいて乱流強度が潮流の位相に依存した周期内変動を示すこと、加熱の日変化が境界層を海底付近に限定する効果を持つことを発見した。
最終年度には過去２年間で行った実験結果を踏まえ、緯度30、5度の実験を新たに加えて密度の鉛直乱流フラックスと平均鉛直分布から渦拡散係数を定量的に評価し、潮流海底境界層の乱流特性を検討した。初期成層した状態から始めた実験では、海底境界層がケースNFCよりケースFCで厚くなり、層内で大きな拡散係数(100～400 cm^2/s)が見積もられた。境界層厚のFC/NFC比は自転ベクトルの水平成分が大きい低緯度（30度未満）ほど大きくなり（1.3～2.0)、それより高緯度では1程度であった。また、拡散係数のFC/NFC比は緯度30度を除くと1.7～2.8の大きな値を示した。FC/NFC比が1.2と例外的に小さかった緯度30度では、慣性周期が潮流周期のちょうど2倍であり、境界層が他の緯度とは異なる特性を持つことが示唆された。
混合層モデルの高精度化に対する検討は十分には行えなかったが、稠密な観測が必ずしも容易ではない現状において、本研究の成果は今後の取り組みに向けて重要な基礎データ・知見として意義深いものである。
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Research Products
(1 results)
