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

阐明与狭窄洋锋亚介尺度现象发生和发展相关的不稳定机制

• 批准号: 21K03664
• 负责人: 田中 祐希
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Fukui Prefectural University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03664/
• 关键词: 日周潮汐; 海底地形; 捕捉波; エネルギー変換; 乱流混合; 海洋フロント; 線形安定性解析; サブメソスケール擾乱; 混合層不安定; 対称不安定; サブメソスケール現象

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。

Ocean の サ ブ メ ソ ス ケ ー ル は (several to dozens of kilometers) phenomenon, hot や exercise の horizontal, vertical conveying を コ ン ト ロ ー ル し, basin ス ケ ー ル の cycle に も influence を and え る な important physical process で あ る. This year は, サ ブ メ ソ ス ケ ー ル phenomenon の representative な example と し て, submarine topography に capture さ れ た internal tidal wave を take り げ, そ の wound up rate を theory に demean す る と と も に, こ の demean の have sharper sex を the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て 検 card し た. Latitude 30 degrees よ り high-latitude に お け る day cycle for the following week tidal は inertia の cycle for を hold ち (subinertial), submarine topography に capture さ れ て 伝 sowing す る internal tidal wave を 発 raw さ せ る. Subinertial な internal tidal wave は ケ ル ビ ン wave と orographic ロ ス ビ ー mixed wave の し た nature を し, そ の tectonic は shallow waters い で は shun 圧 で, deep water depth が く な る に つ れ て pour 圧 sex を raised す と い う, 徴 を つ. 従, external tidal (sea - a に table れ る モ ー ド) か ら internal tide (sea - に table れ な い モ ー ド) へ の エ ネ ル ギ ー variations in rate (す な わ ち internal の tidal wave excitation rate) は, global の ほ と ん ど の waters で す excellence る superinertial な tidal を main な like と seaborne し て, 圧 モ ー ド か ら pour 圧 モ ー ド へ Youdaoplaceholder0 エネ ギ ギ エネ change rate と て see product られて られて た た. し か し な が ら, こ の way は, external モ ー ド だ け で な く internal モ ー ド も shun 圧 に な り have る subinertial な tidal に し seaborne て は have sharper で な く, internal tide へ の エ ネ ル ギ ー を small variations in rate review 価 し て し ま う. This study で は, phase distribution of vorticity の seaborne に base づ い て shun 圧 モ ー ド を external モ ー ド と orographic モ ー ド に separation し, terrain モ ー ド を pour 圧 モ ー ド と と も に internal モ ー ド と classification す る new た な エ ネ ル ギ ー ダ イ ア グ ラ ム を し, subinertial な tidal に つ い て have sharper な external モ ー ド か ら か ら internal モ ー Youdaoplaceholder0 エネ エネ ギ ギ ギ ドへ conversion rate を formalization た た. さ ら に, external tidal が seamount を through す る ideal condition な を 仮 set し た the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に よ っ て, 従 の demean で は too small review 価 に な っ て し ま う internal tide の が wound up rate, this study の new た な demean で は appropriate に review 価 で き る こ と が shown さ れ た.

项目成果

Stability of a Flow Over Bottom Topography: A General Condition and a Linear Analysis in a Two‐Layer Quasi‐Geostrophic Model With a Possible Application to a Kuroshio Meander

底部地形流的稳定性：双层准地转模型中的一般条件和线性分析以及可能应用于黑潮曲流的情况

• DOI: 10.1029/2021jc017849
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Oceans
• 作者: 野口高明;松本理佳子;薮田ひかる;小林華栄;三宅亮;奈良岡浩;岡崎隆司;今栄直也;山口亮;キルコイン・デービッド;武市康男;高橋嘉夫;Yasutaka Hirockawa and Teruyuki Kato;Tanaka Yuki
• 通讯作者: Tanaka Yuki

研究紹介「地形に捕捉された内部潮汐の発生」

研究简介“地形捕获内潮汐的产生”

Two steps in the energy transfer from M2 internal tides to high-frequency internal waves

M2内潮汐到高频内波能量传递的两个步骤

• 发表时间: 2022
• 作者: Yang;W.;H. Wei;L. Zhao;T. Hibiya;and Y. Tanaka
• 通讯作者: and Y. Tanaka

Stability of a flow over bottom topography: A linear stability analysis and a numerical simulation in a two-layer quasi-geostrophic model

底部地形流动的稳定性：两层准地转模型中的线性稳定性分析和数值模拟

• 发表时间: 2022
• 作者: Tanaka;Y.
• 通讯作者: Y.

海底地形上の流れの安定性：二層準地衡系における一般的条件と線形解析

海底地形的流动稳定性：两层准地转系统的一般条件和线性分析

• 发表时间: 2021
• 作者: Madeline Davis;Mariko Hatta;Jaromir Ruzicka;Chris Measures;田中 祐希
• 通讯作者: 田中 祐希