地球の気候システムにおけるエントロピー最大生成説の検証とその一般化

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最終年度は,海洋の大循環モデルを用いた数値実験を行い,外部から擾乱を加えた時の海洋循環の応答を詳しく調べた。研究の結果,海洋循環は循環の沈み込み部分への擾乱に強く影響を受ける事,そして小さい擾乱を加えると循環の状態がエントロピー生成率の小さい状態から大きい状態へと非可逆的な変化を起こす事が明らかになった。この結果は,エントロピー生成率を熱力学的ポテンシャルと考え,そのポテンシャルの極小点に向かってシステムの状態が変化するという考えで理解できる事がわかった。これらの結果は,地球の気候に大きな影響を与える海洋の深層水循環の変動に対する新しい視点を与える可能性がある。また,熱帯性低気圧の発達過程について有効エネルギーの供給と散逸という熱力学的過程から研究を行った。その結果,熱帯性低気圧も有効エネルギーの供給率と散逸率を増やす方向に発達するという考えで,その最大風速と経路を説明できる可能性が示された。以上の結果は,国内外の3つの学会で発表され,またポルトガルのリスボンで開かれた国際ワークショップで招待講演として発表された(学会発表参照)。また,研究成果をアメリカ地球物理学連合のGeophysical Research Letters誌に投稿した所,2名の匿名の査読者によって高く評価され,エディターの注目論文(Editor's Highlight)として出版されて注目を集めた(雑誌論文,備考参照)。今後,この熱力学の概念を一般化し,非線形非平衡系に対する一般原理を構築していく計画である。