惑星規模流体現象の基礎解析

点击翻译按钮获取中文摘要

本年度は、対流と波動現象における回転と地形の効果を理論的に扱い、また、現実の地球科学的現象のデータ解析を行なった。回転系熱対流については地球内部の流体現象を念頭におき、上下の境界において熱フラックス固定条件を課した系を調べ、水平方向のスケールの小さな対流に加えて水平方向のスケールの大きな対流が重なって出現することが見出された。この系は地球の内部対流の基本的性格を決定する要素が境界条件に存在し得ることを示している。また地球のダイナモ問題を念頭におき、回転球殻内の電磁流体の対流運動を大規模数値シミュレーションを用いて調べ、運動によって生成される磁場が周期的に反転現象を示すことを見出した。さらにこのように磁場が生成されるメカニズムを3次元画像処理を用いて調べ、対流セルと磁場のセルの対応関係の重要性を見出した。また、海洋における風成循環の大規模構造を念頭において、海面近くの熱・力学的強制によって生じる構造を調べ、非線形定在ロスビー波の観点から理論的解釈を行なった。さらに、惑星規模波動に対する底効果をについて、非線形モデル方程式であるforced KdV方程式を用いて地形効果の一つであるソリトンの上流側への放出を調べ、放出現象の理論的説明を行なった。また、現実の惑星地球科学的流体現象のデータ処理手法の開発を試みて、時系列データに対して離散ウェーブレットを用いた時系列のトレンド除去の手法の開発を行なった。また同様に、激しい大気現象特にメソサイクロンをレーダーデータより検出する方法として、連続ウェーブレットを用いた画像解析手法を開発した。