南極周極流のメソスケール現象が子午面循環に及ぼす影響とその力学機構の解明

南极绕极流中尺度现象对经向环流的影响及其动力机制的阐明

• 批准号: 22KJ0042
• 负责人: 松田 拓朗
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0042/
• 关键词: 渦飽和; 中規模渦; KdV方程式; 共鳴波動; 非線形物理; 子午面循環; 南大洋; 気候変動・気候変化

気候変動、特に偏西風の変動に伴う南大洋の三次元循環の変動を明らかにするため、理想化したチャネルモデルを用いて南極周極流の応答を調べた。今日までの研究から風応力の変化は南極周極流の流量にあまり影響を与えないことが知られている（“渦飽和”と呼ばれる）。従来、中規模渦が渦飽和を担うと考えられてきたが、その物理プロセスは解明されていない。そこで、中規模渦を解像できる高解像度モデルと中規模渦を解像できない低解像度モデルを用いて、風の変化に対する感度実験を行った。この数値実験から、高解像度モデル、低解像度モデルともに南極周極流の流量は十分大きな風応力に対して鈍感であることを明らかにした。この結果は、従来の解釈に反して“渦飽和”において中規模渦は本質的でない可能性を示唆する。また、低解像度モデルの渦飽和状態は、境界条件に強い制約を受けることも明らかにした。高解像度モデルでさらに感度実験を行い、渦度輸送に伴う非線形効果とKdV方程式で記述される共鳴ロスビー波が“渦飽和”を担う可能性を明らかにして、“渦飽和”において非線形効果が重要であることを解明した。これらの非線形効果は低解像度モデルでも解像することが出来るため、低解像度モデルでも“渦飽和”することをよく説明することが出来る。以上の解析により、風応力に対する南極周極流の応答の物理プロセスを解明した。従来の研究で考えられていたように飽和状態の決定においてメソスケール現象が重要な役割を果たす一方、“渦飽和”そのものは非線形プロセスが重要であることが示唆された。2023年度は現実的な地形を用いたモデルを作成して、偏西風の変化が子午面循環を含む南大洋の三次元循環に及ぼす影響を解析する予定である。

The change of weather, especially the change of westerly wind, accompanied by the change of three-dimensional circulation of the Southern Ocean, is due to the change of weather, idealization and application of Antarctic circumpolar current. Today's research focuses on the influence of wind force on the flux of Antarctic circumpolar current (vortex saturation). In addition to the above, it is also possible to reduce the number of vortices in the medium and large vortices by increasing the number of vortices in the medium and large vortices. High resolution, medium scale vortex resolution, low resolution, wind sensitivity The flow rate of the Antarctic circumpolar current is very large due to the high resolution and low resolution. The results show the possibility of "vortex saturation" and the nature of medium-sized vortices. Low resolution, high saturation, boundary conditions, low resolution, high saturation, low resolution High resolution sensitivity, vorticity transport, nonlinear effect, KdV equation, resonance wave, possibility of vortex saturation, nonlinear effect, important effect of vortex saturation. This non-linear effect is caused by low resolution resolution, low resolution and vortex saturation. The above analysis and analysis of the Antarctic circumpolar current and its physical properties are discussed. In the past, we have studied the determination of saturation state and the important effect of vortex saturation on nonlinear phenomena. The 2023 year will be the year of the formation of the terrain, the change of the westerly wind, the circulation of the meridian plane, the analysis of the three-dimensional circulation of the Southern Ocean and the impact of the earthquake.

项目成果

A new hypothesis for the eddy saturation in the Antarctic Circumpolar Current

南极绕极流涡饱和的新假说

• 发表时间: 2022
• 作者: 松田拓朗;三寺史夫
• 通讯作者: 三寺史夫

Initiation and termination of eddy activities in the Southern Ocean

南大洋涡旋活动的起始和终止

• 发表时间: 2022
• 作者: Noriyuki Toji;Yukino Shibata;Shoji Tatsumoto;Yasuhiro Go;Kazuhiro Wada;Takuro Matsuta and Yukio Masumoto
• 通讯作者: Takuro Matsuta and Yukio Masumoto