惑星規模流体現象の基礎解析

行星尺度流体现象的基本分析

基本信息

批准号：
08304027
负责人：
山田道夫
金额：
$ 6.34万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、対流と波動現象における回転と地形の効果を理論的に扱い、また、現実の地球科学的現象のデータ解析を行なった。回転系熱対流については地球内部の流体現象を念頭におき、上下の境界において熱フラックス固定条件を課した系を調べ、水平方向のスケールの小さな対流に加えて水平方向のスケールの大きな対流が重なって出現することが見出された。この系は地球の内部対流の基本的性格を決定する要素が境界条件に存在し得ることを示している。また地球のダイナモ問題を念頭におき、回転球殻内の電磁流体の対流運動を大規模数値シミュレーションを用いて調べ、運動によって生成される磁場が周期的に反転現象を示すことを見出した。さらにこのように磁場が生成されるメカニズムを3次元画像処理を用いて調べ、対流セルと磁場のセルの対応関係の重要性を見出した。また、海洋における風成循環の大規模構造を念頭において、海面近くの熱・力学的強制によって生じる構造を調べ、非線形定在ロスビー波の観点から理論的解釈を行なった。さらに、惑星規模波動に対する底効果をについて、非線形モデル方程式であるforced KdV方程式を用いて地形効果の一つであるソリトンの上流側への放出を調べ、放出現象の理論的説明を行なった。また、現実の惑星地球科学的流体現象のデータ処理手法の開発を試みて、時系列データに対して離散ウェーブレットを用いた時系列のトレンド除去の手法の開発を行なった。また同様に、激しい大気現象特にメソサイクロンをレーダーデータより検出する方法として、連続ウェーブレットを用いた画像解析手法を開発した。

今年，我们以理论方式处理了旋转和地形对对流和振动现象的影响，并分析了有关实际地球科学现象的数据。关于旋转热对流，我们已经考虑了地球内部的流体现象，并检查了一个系统，在该系统上，在上限和下边界处强加了热通量固定条件，并发现除了小水平尺度对流外，大型水平尺度对流还出现在重叠中。该系统表明，确定地球内部对流基本性质的要素可以在边界条件下存在。考虑到地球的发电机问题，我们使用大规模数值模拟研究了旋转球体壳中电磁流体的对流运动，并发现该运动产生的磁场表现出周期性反转现象。此外，使用3D图像处理研究了生成磁场的机制，并发现了对应细胞与磁场之间的对应关系的重要性。此外，考虑到海洋中风化的大规模循环的大规模结构，我们研究了海上热力和机械强迫产生的结构，并从非线性站立的罗斯比波（Rossby Waves）的角度进行了理论解释。此外，使用强制KDV方程（一种非线性模型方程）研究了对行星尺度波的基本效应，以研究孤子上游的发射，其中的一个地形效应之一以及提供了发射现象的理论解释。此外，我们试图为真实行星地球科学流体现象开发一种数据处理方法，并开发了一种使用离散小波进行时间序列数据来消除时间序列趋势的方法。同样，已经开发了使用连续小波的图像分析方法，作为一种从雷达数据中检测强烈的大气现象，尤其是中clone的方法，尤其是中环酮的方法。