海洋内部における力学的階層構造の詳細解明に向けた理論的研究

旨在阐明海洋内部详细的动力层次结构的理论研究

• 批准号: 15J11690
• 负责人: 大貫 陽平
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J11690/
• 关键词: 潮汐散逸; 三次元解析; 非線形共鳴; 臨界現象; 統計流体力学; 直接相互作用近似; 波動乱流; 非線形波動; 海洋内部波動; 内部潮汐; エネルギーカスケード; 海洋混合

前年度までに構築した海洋内部波間の非線形共鳴理論を拡張し、全球における内部潮汐減衰率の高次元的な解析として、二種の計算を実施した。まず、共鳴過程を記述する運動学的方程式に含まれるモード和と空間積分の演算順序を入れ替えるという発想によって、鉛直座標に依存した共鳴強度の表現式を新たに導いた。この計算式は、Onuki and Hibiya (2015)において提唱したparametric subharmonic instability (PSI)の物理メカニズムにも直接合致するものである。得られた計算式を用いて内部潮汐と周囲の内部波との相互作用強度を全球三次元的に解析した結果、共鳴の卓越する中緯度海域において、海洋表層に集中した内部潮汐のエネルギー損失率分布を得た。この結果は、深層循環の再現モデルであるOka and Niwa (2013)で仮定されていた鉛直一様な潮汐散逸分布とは大きく異なるもので、次世代の循環モデル構築に向けて重要な提言を示すこととなった。さらに運動学的方程式の要素分解を行い、モード空間内におけるエネルギー伝達ルートの追加解析を行った。その結果、内部潮汐波列が低緯度側から臨界緯度に近づくにつれて、共鳴に寄与する波数成分が鉛直高次モードの近慣性波へとシフトし、臨界緯度近傍において共鳴強度が紫外発散を起こすことを確かめた。同時に、過去の計算の精度では高次モード成分の寄与が十分に組み込まれていなかったために、臨界緯度でのピークを再現できていなかったことを指摘した。また派生する内容として、運動学的方程式の拡張を行い、地衡流渦に伴う慣性重力波の散乱過程の統計力学的記述を行った。このテーマについては、現時点では深海混合や海洋循環に直接関わるような結果は得られていないが、近い将来に着手する波動-地衡流相互作用研究に向けた重要なステップとして位置付けることができる。

In the past year, the theory of nonlinear resonance between internal waves in the ocean has been developed, and the high-dimensional analysis of the attenuation rate of internal tides in the world has been carried out. The kinematic equations describing the resonance process include the order of calculation of the spatial integral and the dependence of the resonance intensity on the vertical coordinate. This calculation is directly related to the physical equation of parametric harmonic instability (PSI) in Onuki and Hibiya (2015). The calculation formula is used to calculate the intensity of the interaction between the internal tides and the internal waves. The results of the global three-dimensional analysis are as follows: the resonance is excellent in the middle latitude sea area, and the distribution of the loss rate of the internal tides is obtained. The results of Oka and Niwa (2013) demonstrate the importance of vertical tidal dispersion distribution and the importance of sub-generation cyclic structure. In this paper, the decomposition of kinematic equations and the additional analysis of kinematics in space are discussed. As a result, the internal tidal wave train is located at the lower latitude side, near the critical latitude, near the resonance, and the wave number component is located at the higher vertical order, near the inertial wave, near the critical latitude, and the resonance intensity is located at the beginning of the ultraviolet emission. At the same time, the accuracy of the calculation of the past is high, and the composition of the past is high. The content of the derivation, the expansion of the kinematic equations, the description of the statistical mechanics of the dispersion process associated with the inertial gravity wave The present point is directly related to the deep sea mixing and ocean circulation. The result is important for the study of geostatic current interaction.

项目成果

Parametric Subharmonic Instability の統一理論

参数次谐波不稳定性统一理论

• 发表时间: 2016
• 作者: 大貫陽平;日比谷紀之
• 通讯作者: 日比谷紀之

波動乱流理論を用いた海洋内部波の研究

利用波浪湍流理论研究海洋内波

• 发表时间: 2015
• 作者: Onuki Y.;and T. hibiya;大貫陽平
• 通讯作者: 大貫陽平

東京大学日比谷研究室ホームページ

东京大学日比谷实验室主页

Estimates of the attenuation rates of baroclinic tidal waves caused by resonant interactions with the background internal wave continuum

与背景内波连续体共振相互作用引起的斜斜潮汐衰减率的估计

• 发表时间: 2015
• 作者: Onuki;Y.;and T. Hibiya
• 通讯作者: and T. Hibiya

統計流体力学に基づく潮汐混合パラメタリゼーションの試み

基于统计流体动力学的潮汐混合参数化尝试

• 发表时间: 2016
• 作者: 大貫陽平;日比谷紀之
• 通讯作者: 日比谷紀之