直接観測による深海乱流の定量化とその海洋大循環モデルへの組み込み

通过直接观测量化深海湍流并将其纳入海洋环流模型

• 批准号: 07J09575
• 负责人: 横田 華奈子
• 金额: $ 1.15万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J09575/
• 关键词: パラメタリゼーション; シアーとストレインの比; 伊豆-小笠原海域; エネルギー消散率; 船直乱流拡散係数; 深層海洋大循環; 混合

これまでに提案されたエネルギー消散率を見積もるパラメタリゼーションの式はファイン・スケールのシアーを用いたGregg(1989)(以下、G89)、ストレインを用いたWijesekera et al.(1993)(以下、W93)、そしてシアーとストレインの比(R_ω)を用いてエネルギースペクトルのGarrett-Munkモデルからの歪みの効果を取り入れたPolzin et al.(1995)およびGregg et al.(2003)(以下、GHP)などである。これらの有効性を調べるため、今年度は、VMP-5500による乱流直接観測だけでなく、投棄式流速計の観測も同時に実施した。観測は北海道大学水産学部附属練習船「おしょろ丸」の北洋航海および伊豆・小笠原航海において行った。直接観測したエネルギー消散率とパラメタリゼーションから見積もった値とを比較すると、平均して、G89は4.8倍、W93は2.0倍の過大評価で、しかも、その分散が大きく、精度が低かった。一方、GHPの式は3.2倍の過大評価であったが、分散が小さく最も高精度なパラメタリゼーションの式と判断された。そこで、このGHPの式で重要な意味を持つR_ωに着目した。緯度30度未満ではparametric subharmonic instabilityにより近慣性シアーが強まるため、R_ωは増大すると予想していたが、実際に観測してみると予想に反してR_ωさほど大きくなく、しかも顕著な海底地形に近づくほど小さくなるという傾向を示した。この観測結果は、慣性周波数だけでなく、より高周波数にもエネルギーが流れ込んでいることを意味している。このメカニズムを調べるために行った数値実験の結果も観測から得られた結果と定性的に一致した。今後は、この実験結果をより詳細に解析し、エネルギーが高周波数側へ流入するメカニズムを解明していく必要がある。

先前提出的用于估计能量耗散速率的参数化方程是Gregg（1989）使用细尺度剪切（以下称为G89），Wijesekera等。 （1993）使用菌株（以下称为W93）和Polzin等。 （1995）和Gregg等。 （2003年）使用剪切 - 应变比（R_Ω）使用能量光谱，并结合了来自Garrett-Munk模型的能量光谱模型的变形效果。为了研究这些财政年度的有效性，不仅使用VMP-5500直接观察到湍流，而且还同时观察到垃圾场型气光计。在Oshoromaru的北海航行中进行了观察，Oshoromaru是一艘渔业学院，北海道大学的训练船，以及Izu和Ogasawara的航行。当将直接观察到的能量耗散率与从参数化估计的值进行比较时，平均而言，G89被高估了4.8次，W93被高估了2.0次，其方差很大，其准确性较低。另一方面，尽管GHP方程被高估了3.2次，但它被认为是最精确的参数化方程，具有最小的分散体。因此，我们专注于R_Ω，它在此GHP方程中具有重要的含义。我们期望在30度以下的纬度下增加惯性剪切，因为参数亚谐波不稳定性会加剧近乎惯性的剪切，但是当我们实际观察到它时，它表明R_Ω并不像预期的那样大，并且它往往会变得更小，因为它接近了著名的海底地形。该观察结果意味着能量不仅流入惯性频率，而且流入更高的频率。进行研究的数值实验的结果也与从观测值获得的结果相匹配。将来，有必要更详细地分析该实验的结果，并阐明能量流入高频方面的机制。

项目成果

超深海用マイクロスケールプロファイラーVMP-5500について

关于超深海微型剖面仪VMP-5500

• 发表时间: 2007
• 作者: 長沢 真樹;日比谷 紀之;横田 華奈子;ほか
• 通讯作者: ほか

アイコナル・アプローチによるエネルギー消散率のパラメタリゼーションの有効性の検証

使用图标方法验证能量耗散率参数化的有效性

• 发表时间: 2008
• 作者: 横田華奈子;渡辺路生;日比谷紀之
• 通讯作者: 日比谷紀之

超深海乱流計VMP-5500を用いた海底境界混合の定量化〜全体計画について

使用超深海湍流计VMP-5500量化海底边界混合 - 关于总体方案

• 发表时间: 2007
• 作者: 日比谷 紀之;長沢 真樹;横田 華奈子;ほか
• 通讯作者: ほか

超深海乱流計VMP-5500を用いた鉛直乱流拡散係数の見積もり

使用超深海湍流计VMP-5500估算垂直湍流扩散系数

• 发表时间: 2007
• 作者: 横田 華奈子;長沢 真樹;日比谷 紀之;ほか
• 通讯作者: ほか

シアー及びストレインの情報を併用した乱流パラメタリゼーションの有効性の検証

使用剪切和应变信息验证湍流参数化的有效性

• 发表时间: 2009
• 作者: 横田華奈子;長澤真樹;日比谷紀之;金山祐介;高木省吾
• 通讯作者: 高木省吾