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

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。

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。