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深層海洋大循環像の解明に向けた南大洋における乱流混合の定量化

南大洋湍流混合的量化以阐明深海大气环流图像

基本信息

批准号：
17J06060
负责人：
高橋杏
金额：
$ 1.79万
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：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

昨年度までに取り組んできた南極周極流域における船舶観測データの解析から, 既存の乱流パラメタリゼーションによる乱流強度の過大評価傾向は, 背景内部波エネルギーの「鉛直波数スペクトルの歪み」と強く関連していることが明らかになった. 本年度は, この「歪み」の大きさを評価する変数を導入した上で, 背景内部波場の特徴や平均流シアーとの関係について重相関解析を行った. その結果, 鉛直波数スペクトルの歪みは「地衡流シアーによる近慣性波の励起・捕捉」や「地衡流に伴う風下波の励起」により形成されていた可能性が示唆された.上記のデータ解析に加え, 地衡流シアーが内部波の砕波に与える影響, 特に波-平均流相互作用を通じて与える影響を定量的に評価するために, 3次元波追跡シミュレーション (eikonal calculations) を行った. 数値実験の結果, 平均流シアーと背景内部波場が共存する現実的な状況において, 波-平均流相互作用は非常に小さくなることが示された.これまでは「南大洋における乱流混合は, 近慣性波や風下波の砕波によって生じるが, これらの内部波と地衡流との波-平均流相互作用も考慮する必要がある」と考えられてきた. それに対して, 本研究課題では, 南極周極流域における船舶観測とそれに基づく波追跡シミュレーションから, 次のような新しい解釈を提示することができた.(1) まず, 乱流混合に直接的に寄与するのは鉛直高波数の内部波の砕波である. 南極周極流域では, 鉛直低波数の近慣性波や風下波は自ら砕波しにくいため, これらが鉛直波数スペクトルに歪みをもたらす場合には, 既存の乱流パラメタリゼーションは乱流強度を過大評価してしまう.(2) 地衡流シアーは, 鉛直低波数の近慣性波や風下波を励起・増幅する役割を果たす一方, 乱流強度には直接影響を与えないと考えられる.

The analysis of ship measurements in the Antarctic Circumpolar Basin in the past year shows that there is a tendency for turbulence intensity to be too large for existing turbulence, and that there is a strong correlation between background internal wave generation and vertical wave number selection. This year, we will introduce the characteristics of the background internal wave field and the relationship between the average flow and the correlation analysis. As a result, the vertical wave number is selected from the group consisting of "excitation and capture of near-inertial waves due to ground balance current" and "excitation of wind-induced waves due to ground balance current". In this paper, the analysis and analysis of geostatic flow are introduced, and the influence of internal wave on geostatic flow is analyzed. The interaction between internal wave and geostatic flow is evaluated quantitatively. As a result of numerical simulation, the average flow field is blue shifted in the background, and the wave-average flow interaction is very small. A review of the results is presented in this paper."Turbulence mixing in the Southern Ocean, near-inertial waves, wind-induced waves, and wave-mean current interactions in the interior of the ocean are considered." In this paper, we propose a new method to solve the problem of ship survey in Antarctic Circumpolar Basin. (1)Turbulence mixing is directly related to vertical high wave numbers and internal waves. In the Antarctic Circumpolar Basin, vertical low-wave number near-inertial waves and wind-down waves are self-generated waves. In the case of vertical wave number selection, the existing turbulence intensity is too large to be evaluated. (2)Geostatic current, vertical low wave number near inertial wave, wind down wave excitation, amplitude increase, effect, turbulence intensity directly affect