熱塩循環にに関する実験的研究

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本年度は、(1)回転流体中の斜面を下る重い密度流の挙動、および(2)2層流体における熱塩拡散を調べる実験を行った。(1)においては、実験水槽を回転テーブルの上に乗せ、冷却によって2次的に線状に結誘起された重い密度流の構造を流れの可視化の方法で調べた。その結果、密度流流体と環境流体との密度差とテイラー数がある限られた範囲の値をとるとき、密度流は傾圧的不安定のために波状構造を呈するようになることが分かった。また、回転密度流のレジーム・ダイアグラムを私実験的に得て、ハドレー的な2次元流から多数の渦を伴う乱流に至るまでの流れの構造を明らかにした。さらに、密度流中の温度分布の同時多点計測を行った結果、規則的な波状不安定構造に対応するような温度プロファイルが得られた。(2)においては、今年度は昨年製作した水平可動板付の熱塩拡散水槽を回転テーブルの上に乗せて、ソルトフィンガー形成に対する系の回転の効果を調べた。その結果、上層が高温・高塩分、下層が低温・淡水の2層界面におけるソルトフィンガーの形成は回転によって著しく抑制されることが分った。ある限られたパラメータを与えたときにのみ界面付近に局在したフィンガーが過渡的に形成されるが、大部分の場合、規則的なフィンガーの形成は見られなかった。以上のように、本年度は主として2つの項目について調べたが、これらの散逸過程とそこで現れる形態は深海底層流のとりうる構造の解明に寄与すると考えられる。回転密度流の規則的な不安定構造は、例えば、極地方において重い深層水が形成されるとき、あるいは形成された深層水が海底斜面を流化するとき、単に平面的な層流として流れるのではなく、不安定構造をとってある場所では強く、またある場所では弱く流れることを強く示唆するからである。