狭い海洋フロントにおけるサブメソスケール現象の発生・発達に関わる不安定機構の解明

点击翻译按钮获取中文摘要

海洋中のサブメソスケール（数km～数十km）現象は、熱や運動量の水平・鉛直輸送をコントロールし、海盆スケールの循環にも影響を与える重要な物理過程である。本年度は、サブメソスケール現象の代表的な例として、海底地形に捕捉された内部潮汐波を取り上げ、その励起率を理論的に定式化するとともに、この定式化の有効性を数値シミュレーションによって検証した。緯度30度より高緯度における日周潮汐は慣性周波数以下の周波数を持ち (subinertial)、海底地形に捕捉されて伝播する内部潮汐波を発生させる。Subinertialな内部潮汐波は内部ケルビン波と地形性ロスビー波の混合した性質を示し、その構造は浅い海域では順圧的で、水深が深くなるにつれて傾圧性を増すという特徴を持つ。従来、外部潮汐（海面変位に表れるモード）から内部潮汐（海面変位に表れないモード）へのエネルギー変換率（すなわち内部潮汐波の励起率）は、全球のほとんどの海域で卓越するsuperinertialな潮汐を主な対象として、順圧モードから傾圧モードへのエネルギー変換率として見積もられてきた。しかしながら、この方法は、外部モードだけでなく内部モードも順圧的になり得るsubinertialな潮汐に対しては有効でなく、内部潮汐へのエネルギー変換率を過小評価してしまう。本研究では、相対渦度の分布に基づいて順圧モードを外部モードと地形性モードに分離し、地形性モードを傾圧モードとともに内部モードと分類する新たなエネルギーダイアグラムを提示し、subinertialな潮汐について有効な外部モードからから内部モードへのエネルギー変換率を定式化した。さらに、外部潮汐が海山上を通過する理想的な状況を仮定した数値シミュレーションによって、従来の定式化では過小評価になってしまう内部潮汐の励起率が、本研究の新たな定式化では適切に評価できることが示された。