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1.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海洋レーダーを中心として沿岸部・海峡部の表層海況を監視するシステムの開発研究 — Research and development of the radar system for monitoring the variability of surface current in coastal and strait areas
増田 章 ; MASUDA Akira
研究期間: 2005-2007
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概要: 1.海洋レーダーのシステム整備と解析手法の開発 海洋レーダーの精度は良くないし欠測時間・領域もしばしば生じる。そこで海洋レーダーを念頭に,汎用性のある補間・推定・解析法を種々考案・開発した。1)多数のレーダー観測値がある場合の解析法を一般化した。2)極めて簡便で使いやすい調和補間法を考案した。3)更に「調和型緩和付き最小自乗法」に汎用化した。この方法は,海洋レーダーに限らず観測値を残らず使って推定精度を上げようとする。4)調和型緩和つき最小自乗法の流体力学的意味を明らかにした。5)レーダーで用いる円筒座標を含む直交曲線座標一般に関する使いやすい表現を導いた。 2.海洋学的知見 1)対馬程度の大きさで反時計回りの亜中規模渦(「対馬渦」と呼ぶ)が対馬東方に発生することを海洋レーダーで見出した。その対馬渦の時空間変動特性を長期蓄積したデータを基に解析した。強く目立つ対馬渦は夏から秋にかけて発生する。渦は対馬南東部から放出されているように見える。渦の発生間隔は4-6日または10-12日が多い。対馬は北東に向かう対馬暖流と比較的強い振動潮汐流に曝されているので,対馬渦の発生には,対馬暖流の速さ,大潮・小潮時の具合,季節で異なる密度成層という三要素が関係していることを強く示唆する結果となっている。 2)海洋レーダーによる月平均海流図を基に対馬海峡表層流動場を解析し季節変動を明らかにした。夏には対馬東方に南西向き反流が見られる。冬には南東側の福岡に向かう表層流が顕著である。しかし,季節風による吹送流を推定し,これを差し引くと海流の実態が見えてくる。冬場に福岡に向かうと見えたものの大半は吹送流である。また夏から秋に対馬と壱岐の背後に定符号の後流渦が頻繁に現れている。月平均で見えた対馬東方に見られる南西向き反流は,対馬暖流が対馬という島の背後に作る後流渦を均したものであることを強く示唆している。 続きを見る
2.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海の渦による海水輸送・物質輸送を平均海流・平均物質場で表す方法の研究
増田 章
研究期間: 2005-2006
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概要: 1.密格子海洋模型による実験によれば,黒潮,親潮,アラスカ海流等の北半球の強流帯では,平均流軸の左で順行の,右で逆行の渦成体積輸送が生じる。この基本特性は岸沖方向に流軸が揺れるとする流軸変動模型により説明できる。 2.実際には順行・逆行の境界は平均流軸の位置に一致せず沖側に寄る傾向があった。これは強い流速・層厚変動が大きな径の孤立渦が流軸に沿って伝播する折りに生じており,流軸がいつも沖側に蛇行するからである。流軸変動の観点からいえば流軸「変動」の中心が沖側に寄っているため,平均流軸位置そのものは概念模型にいう岸側になっているからにほかならない。流軸の揺れが岸の存在を反映した非正規分布であるとすれば定性的には説明できる。なお潮岬以東の黒潮や親潮では変動が激しくこのような関係が必ずしも明瞭でなかった。 3.矩形海盆に西側境界から噴流が流入し東側境界から緩やかに流出するという理想化した状況で数値実験を行ったところ渦成層厚輸送は主流にほぼ平行で,流軸変動模型と定性的に一致した。また「噴流の蛇行に際し流軸座標で見た断面構造が変わらない」という仮定が海盆の西側領域で概ね妥当であることを確かめた。これは概念模型による渦成層厚輸送の見積もりが量的にも妥当であることを示唆する。一方,噴流が浅くなる海盆東側の領域では,深いところで概念模型が渦成層厚輸送を過小評価する傾向があった。今後は噴流・渦の鉛直分布を考慮する必要がある。 4.粗格子海洋模型を現実的な地形・境界条件の下で駆動する50年間の積分実験を行った。流れに直角な向きより流れに沿う向きに層厚拡散係数が大きい数値模型の方が従来の等方的層厚拡散係数模型よりも,海洋表層水温場の再現性に優れていることを確認した。 続きを見る
3.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海洋で不規則な渦から秩序ある平均流が発生してくる仕組みの包括的研究
増田 章
研究期間: 2011-2013
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概要: 1)非成層回転系乱流における絶対渦度零の平均剪断流の形成について.既往の研究を調べたがはっきりした染みは分かっていない.今回,非成層回転流体と非回転密度成層流体の類比で考えると,回転系で絶対渦度零の平均剪断流は,成層系で謂えば中立成層に対応することが分かった.つまり,絶対渦度零の剪断流とは、不安定を孕む系がぎりぎりの中立状態を維持していることを表すらしい. 2)縞状東西流の形成因について.既往の研究の総説を行うとともに,これまでに行った数値実験を基に考察を加えた.中規模渦が強勢になる高解像度模型でないと数値実験で縞状東西流が現れない.このことからすると Rhines 効果という解釈が有力視されるが,諸説あってはっきりしない.縞状東西流が渦位の階段状分布を表すとすれば 1) との類比が考えられる. 3)続流域再循環の力学について.再循環に的を絞った流入流出流の数値実験が成功し,以下のことが分かった.表層では続流域の放射するロスビー波が続流域・再循環域と内部領域の渦位分布を接続するのに大きな役割を果たしている.また,深層では渦が渦位を赤道側に運んでいるらしい.渦位一様化仮説の妥当性ははっきりしなかった. 4)傾圧不安定の作る平均流と傾圧不安定の働き.当初考えていなかった問題だが,本課題全般に関係することが分かってきた.純化した状況で傾圧不安定を論じ,解釈を容易にする整った方程式(正準方程式)を導いた.これによれば傾圧不安定で増幅する擾乱が変形半径以上の規模を持つことなど自明になる.また傾圧不安定に関係して大循環模型で頻用される手法に G-M 径数表現がある.この径数表現は,熱塩循環空間構造の成り立ちを理解する上で極めて基本的な拡散性伸縮と関係づけられることが分かった.これは望外の成果と考える. 続きを見る
4.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 海洋中規模渦による平均流形成についての研究
増田 章
研究期間: 1984
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5.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 分岐問題から観た黒潮蛇行の研究
増田 章
研究期間: 1982
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6.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 殆ど閉じた二層モデル海洋における底層流れの研究
増田 章
研究期間: 1988
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概要: 1.渦成循環の数値実験と二次流れ 順圧海洋に対しHaidvogel and Rhines(1983)と同じ条件で、振幅展開に基づく二次流れの計算を行った結果は、彼らが数値実験という手間を掛けて得た平均流を良く再現した。更に三次まで展開したところ、瞬時場も驚くほど良く再現する。深層循環として重要な二層モデルに拡張すると、下層でもdouble gyre らしい流れが現われた。その流れはHolland and Rhines(1980)が二層海洋の渦分解数値実験で得た下層の流れとよく類似する。渦度入力域付近で傾圧的な挙動が目立っても遠方では順圧的になる。物質循環を表わすLagrange二次流れでは、Euler二次流れが卓越しStokes driftの影響は小さい。陸棚斜面をf面上の地形性βで近似すれば周期的境界条件の下での同種の問題であり、更に強い二次流れが形成されるが、流向はβ面上の場合と同様となるるる定性的結果は渦度入力の位置や周期によらない。本研究によれば、二次流れの概念は非常に有効であり、渦の場の強度分布、振動数-波数分布をパラメタライズする事が渦成循環を理解する上で基本的に重要である。 2.孤立渦の挙動、その渦度輸送と平均流 非線型性の強い孤立渦の効果を調べるため、順圧の場合に、室内実験とその数値シミュレーションを行った。線型、強非線型を問わず準地衡流方程式に基づく数値実験では室内実験を再現できる。但し、地衡流調節と粘性境界条件に改良の余地がある。初期孤立渦は、正味の渦度の有無によって、低圧(高圧)渦は北西(南西)方向に移動する。惑星βを斜面で置き換えたことによる非対称性も観られる。孤立渦の挙動は、低圧・高圧によらず、北向きの渦度輸送を意味する。孤立渦の頻度分布が極大の緯度で東向きの加速とその南北での西向きの加速が期待され、定性的には、弱非線型の二次流れの場合と同じである。 続きを見る
7.
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Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 熱塩対流についての研究
増田 章
研究期間: 1977
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8.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of バイスペクトルによる風波非線型特性の研究(弱非線型理論の兌当性)
増田 章
研究期間: 1980
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9.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 内部波と熱塩対流の相互作用についての研究
増田 章
研究期間: 1978
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10.
助成・補助金
Kyushu Univ. Production 九州大学成果文献
Cover image of 不規則重力波間の非線型エネルギー伝達についての研究
増田 章
研究期間: 1979
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