海洋大循環における小規模擾乱の熱輸送・塩分輸送に果たす役割に関する数値的研究

2006 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 18540436
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Japan, Meteorological Research Institute
• Principal Investigator: 平原 幹俊 気象庁気象研究所, 海洋研究部, 主任研究官 (70354545)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石崎 廣 気象庁気象研究所, 海洋研究部, 研究部長 (60354544) ; 山中 吾郎 気象庁気象研究所, 海洋研究部, 主任研究官 (60442745)
• Keywords: 海洋モデル / 小規模擾乱 / 拡散パラメタリゼーション

Research Abstract

中規模渦を解像する北太平洋海洋大循環モデル(真渦モデル;格子間隔<10km)の結果を用いて、準渦モデル(〜20km格子)で表現できない小規模擾乱による熱・塩分輸送の特徴について調べ、準渦モデルにおける乱流拡散パラメタリゼーションの改良の可能性を検討した。
真渦モデルにおける水温・塩分・流速分布の水平相関スケールを求めて小規模擾乱が活発な領域を特定し、小規模擾乱の活動と大規模場との関係・小規模擾乱の形態や変動性を調べた。また、真渦モデルと準渦モデルの流速場を用いてラグランジュトレーサを流すことによって、両モデルでの南北物質混合の相違点を調べた。水温・塩分偏差がフィラメント状に伸びることが大スケールでの熱輸送・塩分輸送にとって重要であること、準渦モデルではフィラメント構造が発達し水温・塩分偏差が遠方に到達するより前に局所的な拡散がかかるため、結果的に大規模場での温度・塩分の混合が抑制されることが示唆された。
真渦モデルの格子点値(流速・水温・塩分)を準渦格子スケール平均とそれからの偏差に分けることにより、準渦格子にとってのサブグリッド輸送と準渦格子平均量との関係を調べた。見積もられる乱流拡散係数は格子間隔と平均速度勾配の関数として表現できることがわかった。また、準渦格子モデルにおける拡散パラメタリゼーションは非等方的なものであるべきことが示唆された。このような拡散スキームを簡単なチャンネルモデルに実装して数値実験を行い、倍調和型拡散スキームを用いた準渦モデルの結果、および真渦モデルの結果と比較しているところである。