海洋境界域における乱流混合の定量的な評価とその深層海洋大循環への影響

大洋边界区湍流混合定量评价及其对深海大气环流的影响

• 批准号: 05J11768
• 负责人: 岩前 伸幸
• 金额: $ 1.73万
• 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: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11768/
• 关键词: エネルギー消散率; 海底境界混合; 深層海洋大循環; 内部潮汐波; 鉛直乱流混合; 潮汐残差流; エネルギーカスケード; 海洋内部重力波; 潮汐-海底地形相互作用; 潮汐-地形海底相互作用

Eikonal approachという手法を用いて,海底の粗い地形の上で潮流により引き起こされる混合強度が,どのようなパラメータに依存するのかを調べた。水平波数・成層・緯度をパラメータとして変化させて実験を行った結果,結果として得られるエネルギー消散率は,砕波するパケットの波数が高く,背景の成層が強いときほど大きくなることが分かった。さらに,そのような状況では,エネルギー消散率の鉛直スケールハイトが短くなることが分かった。大循環モデルなどでしばしば用いられる500mというスケールハイトの境界混合を深層で引き起こすには1kmよりも小さい水平スケールの内部潮汐波が重要であることが分かった。また,これらの実験から,大循環モデルでしばしば用いられるような水平に一様なスケールハイトを持つ鉛直混合のパラメタリゼーションが不滴切であることを示唆した。高解像度数値モデルとマルチビーム観測から得られた詳細な地形データを用い,Eikonal approachの結果がら示唆された水平1km以下のスケールの内部波の鉛直境界混合における影響を調べた。マルチビーム観測の地形と,2km以下のスケールを落とした地形の両方に対して数値シミュレーションを行い,結果を比較した。二種類の地形を用いた結果は大きく異なっており,詳細な地形データを用いた場合のみで観測に近いエネルギー消散率の鉛直分布が再現された。その実験では,水平1kmより小さいスケールの内部波の運動エネルギースぺクトルが,なめらかな地形の場合の10-100倍程度となっており,Eikonal approachで示唆された水平1km以下の内部波の重要性がプリミティブ方程式モデルにおいても確認できた。また,このような高波数の内部波の影響は浅海にはほとんど及んでいないことが,エネルギー消散と励起される内部波エネルギーとの割合を調べることで確認された。

使用 Eikonal 方法，我们研究了海底粗糙地形上潮汐流引起的混合强度所依赖的参数。通过改变水平波数、层结和纬度作为参数进行实验，发现破裂包的波数越高、背景层结越强，所产生的能量耗散率越大。此外，发现在这种情况下，能量耗散率的垂直尺度高度变得更短。研究发现，水平尺度小于1 km的内潮波对于引起一般环流模型中常用的尺度高度为500 m的深度边界混合非常重要。这些实验还表明，一般环流模型中经常使用的具有水平均匀尺度高度的垂直混合参数化是非无滴的。利用高分辨率数值模型和从多波束观测获得的详细地形数据，我们研究了水平方向小于 1 km 尺度内波对垂直边界混合的影响，正如 Eikonal 方法的结果所表明的那样。对多波束观测地形和缩小至2 km以内的地形进行了数值模拟，并对结果进行了比较。使用两种地形获得的结果存在显着差异，只有使用详细的地形数据才能再现接近观测的能量耗散率的垂直分布。在该实验中，水平方向小于 1 km 的内波动能谱约为平坦地形情况的 10 至 100 倍，并且发现水平方向小于 1 km 的内波动能谱很重要。通过 Eikonal 方法，这种效应也在原始方程模型中得到了证实。此外，通过检查能量耗散与激发内波能量的比率，证实这种高波数内波的影响对浅水区影响很小。

项目成果

Numerical study of enhanced energy dissipation near a seamount

海山附近增强能量耗散的数值研究

• 发表时间: 2006
• 作者: Iwamae; N.; T.Hibiya; Y.Niwa
• 通讯作者: Y.Niwa

Numerical study of the bottom-confined intense mixing using an Eikonal approach

使用 Eikonal 方法对底部约束强烈混合进行数值研究

• 发表时间: 2008
• 作者: Iwamae; N.; T.Hibiya;M.Watanabe
• 通讯作者: M.Watanabe

粗い海底地形上の鉛直乱流混合に関する数値実験

粗糙海底地形垂直湍流混合数值实验

• 发表时间: 2008
• 作者: 岩前 伸幸; 日比谷 紀之; 渡辺 路生
• 通讯作者: 渡辺 路生

粗い海底地形上の鉛直乱流混合に関する数値実験

粗糙海底地形垂直湍流混合数值实验

• 发表时间: 2007
• 作者: 岩前 伸幸; 日比谷 紀之
• 通讯作者: 日比谷 紀之