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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.

In the analysis of the current situation in the southern polar basin, the existing turbulence intensity is too high, and the background internal waves are affected by the number of direct waves. In the current year, the number of wave fields in the background has been recorded in the current year, and the background internal wave field has a high average flow rate. The results show that the number of direct waves is distorted, the ground balance current is distorted, the near wave is excited to capture the ground balance current, and the lower wave is excited. On the basis of the above analysis, the geo-scale flow, the internal wave, the wave and the shadow, the interaction between the wave and the average current, the quantitative analysis of the wave and the average current, the third-order wave tracing, the internal wave, the wave and the average current, the wave-average current interaction, and the third-order wave tracking. The results of several experiments show that the wave fields coexist in the background of the mean flow, the wave-mean current interaction is very small, the wave-mean current interaction is very small. In the Southern Ocean, it is necessary to study the wave-mean current interaction, the wave-mean current interaction and the wave-mean current interaction. In this study, in the southern polar basin, ships and ships are in the middle of the study. In this study, in the southern polar basin, in the southern polar basin, ships and ships in the southern polar basin are in the middle of the study. (1) the turbulence mixture is sent directly to the direct high wavenumber of the internal waves. In the southern polar basin, the vertical low wave number is low, the near wave number is near, the lower wave is self-propagating, the direct wave number is low, and the current intensity is too strong. (2) to balance the current intensity. The amplitude of the wave under the straight low wavenumber and the near wavenumber is excited, and the intensity of the turbulence is directly affected by the intensity of the turbulence.