共同研究報告書
| 研究区分 | 一般研究 |
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研究課題 |
半島・海峡・海底地形がつくる海流ジェットと渦の形成メカニズム |
| 新規・継続の別 | 継続（平成24年度から） |
| 研究代表者／所属 | 独立行政法人・海洋研究開発機構 |
| 研究代表者／職名 | 主任研究員 |
| 研究代表者／氏名 | 美山透 |
| 研究分担者／氏名／所属／職名 | |||
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氏 名
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所 属
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職 名
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1 |
三寺史夫 | 北大低温研 | |
| 研究目的 | 日本周辺の海流は、黒潮や親潮などの強い海流が流れる場所に列島が存在し、多くの半島地形や海峡が海流に影響を与えている。このことは、例えば大西洋の湾流とは異なる興味深い特徴であり、特異な海流の様相を見せている。地形の影響は、それぞれの地点ごとに別々に研究がされる傾向にあるが、本研究の目的は、地形が海流に与える影響に関してモデル実験や解析解を導くことにより、一般的な理論を導き、理解を深めることである。現象に関する解析解を用いた理論の構築と共に、解析解の確認と限界を調べるために2層モデルなどの理想的な状況での数値実験も行う。 |
| 研究内容・成果 | 北太平洋移行領域には、準定常ジェット(磯口ジェット)が存在する。我々の理論では傾圧ロスビー波の特性曲線を用いて準定常ジェットの形成を説明できると考えている。重要なのは500m程度の海膨地形上の時計回りの順圧流である。この順圧流が亜寒帯側の傾圧曲線を南に曲げ、亜熱帯の傾圧曲線との収束を作ることで、そこにジェットが形成されるというのが仮説である。 検証のため、理想化された2層モデルで実験を行った。矩形の海（深さ5500m）に500mの高さの海膨(shade)がある2層モデル(一層目の層厚500m)を考える(図1a)。渦を分解できるよう水平分解能は1/12ºとする。次の2つの実験を行った。 実験1：図1bの南北分布をした東西風で駆動する。亜熱帯・亜寒帯循環を模したdouble gyreが形成される。 実験2: 実験1の東西風に図1cの経度分布をもつfactorをかける。理論的Sverdrup流は図1aのcontourのようになる。循環は不安定なので、渦が発生し、結果して海盆の西部は渦のみで流れが駆動される。 実験1ではdouble gyre形成されると同時に、海膨上(図2a，shade)の北寄りに時計回りの順圧流が形成される(図2a，contour)。この順圧流のため、1層目の層厚で見ると、亜寒帯側の薄い層厚(図2b，shade)が亜熱帯側に流され強いフロントが形成される。対応する強い流れ(図2b，太いvector)が磯口ジェットのモデルである。実験2の順圧流を見ると(図3a，contour)、この場合でも時計回りの循環が存在し、渦駆動であることがわかる。惑星渦位を見ると地形のために閉じたコンター(図3b，実線contour)が存在している。順圧流による相対渦度を加えた絶対渦位を見ると(図3b，点線contour)、惑星渦位に比べて極地緩和されている（閉じたcontour無し）。つまり、渦が渦度を一様化するように働くことが平均流で見て、時計回り(anticyclonic)の循環を発生させるメカニズムである。 Fig.1: (a) モデル領域の海底地形(m，shade)と実験2の理論Sverdrup流(Sv， contour)。(b)東西風の緯度分布(N/m2)。(c) 実験2で風にかけるfactorの経度分布。 Fig 2. (a)モデル領域西部の海底地形(m，shade)と実験1の順圧流(Sv， contour)。(b)同じく実験1の1層目層厚変位(m，shade）と流速(vector， m/s， 0.2m/s以上の流速は強調のため太くした)。 Fig 3. (a)モデル領域西部の海底地形(m，shade)と実験2の順圧流(Sv， contour)。(b)同じく実験2の1層目惑星渦位(実線contour)と絶対渦位(点線contour) (x10^-8 1/s)。 |
| 成果となる論文・学会発表等 |
論文（査読無し） 美山透， 三寺史夫， 北太平洋を中心とする循環と水塊過程 北太平洋表層亜熱帯から亜寒帯への海水通路としての準定常 ジェット:レビュー， 月刊海洋47 (4) ，143 -151， 2015 口頭発表 (1) 美山透， 三寺史夫， 西垣肇， 古恵亮， 二層モデルで見る磯口ジェットの力学， 磯口ジェットワークショッップ， 2015/11/13. (3) 美山透， 古恵亮，三寺史夫，西垣肇， 北太平洋移行領域・準定常ジェットの力学 -海膨上の時計回り順圧流-， 日本海洋学会2015年秋季大会 ， 2015/9/28 (4) 美山透， なぜ北海道東方準定常ジェット（フロント）/磯口ジェットが存在するのか？， 大槌シンポジウム海洋変動と熱・物質循環， 2015/9/8 (6) Toru Miyama， Humio Mitsudera， Yasumasa Miyazawa， Isoguchi Jets: Conduits from subtropical to subarctic Pacific Ocean， 7th International Workshop on Modeling the Ocean (IWMO)， 2015/6/3 |