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Identification of convectively-driven efficient turbulent mixing hotspots

对流驱动的高效湍流混合热点的识别

基本信息

批准号：
22K14096
负责人：
伊地知敬
金额：
$ 2.75万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14096/
关键词：
深海乱流混合混合効率対流不安定内部重力波砕波

项目摘要

地球の長期気候変動を強くコントロールする深層海洋大循環を把握するためには、ブラックボックスとなっている深海におけるミクロな乱流混合の全球的な定量化が欠かせない。しかしながら、その進展を阻む大きな要因となっているのが、深海乱流への主要なエネルギー供給源を全て考慮しても、深層海洋大循環を維持するのに必要とされる乱流混合強度の存在を説明することができていない状態、いわゆるMissing Mixing問題である。本研究では、従来、海洋乱流の駆動機構として暗黙のうちに仮定されてきた「シアー不安定」よりも、はるかに効率的に優れた「対流不安定」によって駆動される深海乱流混合のホットスポットを同定することで、Missing Mixing問題の解決を目指していく。対流不安定によって駆動される乱流ホットスポットの有力候補として、本研究では大振幅の内部潮汐波の励起源を考えている。一年目の本年度は、その代表的な海域であるルソン海峡において過去の国際観測プロジェクトIWISEで取得された大規模乱流データを再解析した。大潮小潮周期をカバーした合計80もの乱流プロファイルを平均して見積もった正味の乱流混合効率は、上層では従来仮定されている20%程度であった一方で、海底近傍では約50%にも及ぶことがわかった。さらに、この対流不安定に特有な高い混合効率が見られた海底近傍では、鉛直スケールO(100) mもの大きな密度逆転を伴う非常に強い乱流イベントが頻繁に観測され、海底で励起された大振幅の内部潮汐波の直接砕波が効率的に優れた対流不安定によって主に引き起こされていることを支持する、期待通りの結果が得られた。

The Earth's long-term climate change is strong, and the deep ocean circulation is uncertain. The main reasons for the delay in the development of deep ocean turbulence are: the main sources of turbulence in the deep ocean are fully considered; the existence of turbulent mixing intensity is necessary for the maintenance of deep ocean circulation; and the Missing Mixing problem is explained. This study aims at solving the problem of Missing Mixing of turbulent mixing in deep sea by analyzing the mechanism of turbulent mixing in deep sea and the stability of turbulent mixing in deep sea. In this study, the origin of large amplitude internal tidal waves is investigated. This year, the representative sea area of the United States has been re-analyzed by the International Monitoring Service. High tide neap period: 80 ° C turbulence mixing rate: 20% in upper layer, 50% in near sea bottom In addition, the high mixing efficiency characteristic of the current instability is observed near the seafloor, vertically, O(100) m, with large density inversions, accompanied by very strong turbulence, frequent measurements, seafloor excitation, large amplitude internal tidal waves, and direct waves.