狭い海洋フロントにおけるサブメソスケール現象の発生・発達に関わる不安定機構の解明

阐明与狭窄洋锋亚介尺度现象发生和发展相关的不稳定机制

基本信息

批准号：
21K03664
负责人：
田中祐希
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Fukui Prefectural University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

海洋中のサブメソスケール（数km～数十km）現象は、熱や運動量の水平・鉛直輸送をコントロールし、海盆スケールの循環にも影響を与える重要な物理過程である。本年度は、サブメソスケール現象の代表的な例として、海底地形に捕捉された内部潮汐波を取り上げ、その励起率を理論的に定式化するとともに、この定式化の有効性を数値シミュレーションによって検証した。緯度30度より高緯度における日周潮汐は慣性周波数以下の周波数を持ち (subinertial)、海底地形に捕捉されて伝播する内部潮汐波を発生させる。Subinertialな内部潮汐波は内部ケルビン波と地形性ロスビー波の混合した性質を示し、その構造は浅い海域では順圧的で、水深が深くなるにつれて傾圧性を増すという特徴を持つ。従来、外部潮汐（海面変位に表れるモード）から内部潮汐（海面変位に表れないモード）へのエネルギー変換率（すなわち内部潮汐波の励起率）は、全球のほとんどの海域で卓越するsuperinertialな潮汐を主な対象として、順圧モードから傾圧モードへのエネルギー変換率として見積もられてきた。しかしながら、この方法は、外部モードだけでなく内部モードも順圧的になり得るsubinertialな潮汐に対しては有効でなく、内部潮汐へのエネルギー変換率を過小評価してしまう。本研究では、相対渦度の分布に基づいて順圧モードを外部モードと地形性モードに分離し、地形性モードを傾圧モードとともに内部モードと分類する新たなエネルギーダイアグラムを提示し、subinertialな潮汐について有効な外部モードからから内部モードへのエネルギー変換率を定式化した。さらに、外部潮汐が海山上を通過する理想的な状況を仮定した数値シミュレーションによって、従来の定式化では過小評価になってしまう内部潮汐の励起率が、本研究の新たな定式化では適切に評価できることが示された。

海洋中的次尺度（几公里到几十公里）现象是控制热量和动量水平和垂直输送的重要物理过程，也影响洋盆尺度的环流。今年，我们重点关注海底地形捕获的内潮波作为亚尺度现象的代表性例子，从理论上公式化了其激发速率，并通过数值模拟验证了该公式的有效性。在纬度高于 30 度的地区，昼潮的频率低于惯性频率（亚惯性），并产生内潮汐波，这些潮汐波被海底地形捕获和传播。亚惯性内潮汐波表现为内开尔文波和地形罗斯贝波的混合，其结构在浅水中呈正压，随着水深的增加而变为斜压。传统上，从外潮（出现在海平面位移中的模态）到内潮（不出现在海平面位移中的模态）的能量转换速率（即内潮波的激发速率）是基于超惯性力的。主要目标是从正压模式到斜压模式的能量转换率。然而，该方法对于不仅外模态而且内模态都可能是正压的亚惯性潮汐无效，并且低估了向内潮汐的能量转化率。在本研究中，我们根据相对涡度的分布将正压模态分为外部模态和地形模态，并提出了一种新的能量图，将地形模态与斜压模态一起分类为内部模态，以及有效能量从外部模式到内部模式的转换率由制定。此外，通过假设外潮越过海山的理想情况进行数值模拟，使用本研究的新公式可以正确估计使用传统公式低估的内潮激发率。可以做到。