状態方程式の非線形性に注目した極域海洋混合層と深層対流の乱流特性に関する研究

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 24340112
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 秋友 和典 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10222530)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Keywords: 深層対流 / 状態方程式 / 極海域 / 混合層 / 海氷 / 負のフィードバック

Outline of Annual Research Achievements

海氷下の極海域で生じる深層対流は表層混合層内の乱流（対流）強度に強く依存し、その発生(オンセット)時刻と継続時間は、負のフィードバック機構を介して、地球の自転効果と背景の渦粘性・拡散強度の影響を大きく受けることを前年度までの研究で明らにしたが、さらに実験ケースを増やし、この性質がより広い実験パラメータ範囲で成り立つ普遍的なものであることを明らかにした。
自転効果は深層対流の継続時間を数割程度短くするのに対し、背景の渦粘性・拡散効果は現実的な範囲の変化で最大５倍の違いを生んだ。前者は混合層内の乱流（対流）運動を抑えることで不安定化を促進するのに対し、後者は乱流（対流）を抑える効果に加えて、混合層と深層を隔てる水温（塩分）躍層内での海水混合を促進する働きを持つことが不安定化をさらに強めたものと考えられる。
地球自転や背景渦強度に依存して変化する深層対流の発生が水柱全体の不安定化ではなく、水温（塩分）躍層内で局所的に生じるキャベリング不安定によるものであること、およびその到達深度がサーモバリック不安定によって決まるものであることはきわめて重要であり、従来の大循環モデルにおける対流パラメタリゼーションの大幅な修正の必要性を示している。特に、キャベリング効果によって水温（塩分）躍層内で生じる高密度水形成とその量的評価を適正に行うことが重要であり、これが不十分な現状のパラメタリゼーションに重大な欠陥をもたらしていることが強く示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。