2013 Fiscal Year Annual Research Report
ＬＥＳ乱流計算と微細構造観測による海洋乱流過程の解明
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22340140
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
和方 吉信 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90201871)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 貴洋 九州大学, 応用力学研究所, 学術研究員 (10422362)
吉川 裕 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (40346854)
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| Project Period (FY) |
2010-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 海洋乱流 / ADCP / 乱流微細構造プロファイラー / LES / 海洋混合層 / エクマン境界層 / 乱流クロージャーモデル / 渦粘性係数 |
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| Research Abstract |
海底近傍の乱流特性の研究は、大きなスケールの流れの減衰機構の解明や、海底近傍に多く分布する栄養塩や浮遊物質の鉛直拡散過程を知る上で非常に重要である。本研究は、乱流消散率やレイノルズ応力を、新しい観測手法を開発し、東シナ海で実際に乱流観測を実施し、同時に乱流の並列数値計算からその再現と解析を目的とするものである。
2011年度の観測で用いた5ビーム超音波ドップラー式多層流向流速計(ADCP)に、これまでの3倍の高周波数での計測が可能となるハードウェアオプション（モード12）を新たに導入して、2013年7月19～28日に行われた長崎大学長崎丸の観測航海時に、海底境界層内におけるレイノルズ応力を約1日間計測した。モード12の導入により単位時間あたりのピン発信数が増えた結果、2011年度の計測で見られたノイズが激減し、この海域で卓越している潮汐の半日周潮に伴うレイノルズ応力の周期的な変動を見いだすことに成功した。さらにノイズの激減によって、5ビームオプションの特性をフルに生かすことが可能となり、海底近傍に限られるものの、乱流運動エネルギーの見積もりもまた可能となることが示された。
乱流の数値計算では、2013年の観測結果から初期値と潮汐の外力を推定し、乱流計算を行った。半日周潮に伴う乱流の再現に成功したが、日周潮に関する乱流は発達しすぎた。この観測時には台風が近くを通過しており、観測の日周潮成分に慣性振動が含まれることが原因であると考えられる。
また、乱流の直接観測によらず、流速鉛直プロファイルから鉛直渦粘性係数の推定手法を開発している。前年度までに開発した、流速鉛直プロファイルの観測値より渦粘性係数分布を推定する手法をさらに改良を行った。その結果、境界層上端付近で渦粘性係数値の推定値が小さく見積もられるという問題が改良され、現実の観測値への適用の妥当性も検証し良好な結果が得られた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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