海洋流体力学2013 • 海洋流体力学とは、海洋に関する流体力学。本講義では、海洋のみならず、大気も含めた地球流体力学について学ぶ。 Fluid Dynamics(流体力学) Geophysical Fluid Dynamics（地球流体力学） • 目標海洋・大気大循環のイメージを描けるようにする。海洋・大気に現れる波について理解する。 • 重視すること方程式とは、左辺と右辺のバランスである。左辺、右辺を構成する項は、全て同じ大きさではない。注目する現象により、各項の相対的な大きさは変わる。重要な項だけ、考えるのが地球流体力学の真髄細かいことは気にせず、大掴みで現象を見る心が大事一枚の何気ない衛星画像に面白いことが沢山ある宗谷暖流沿岸流渦は小さい親潮大規模な海洋循環対馬海流沿岸流流れの蛇行と渦渦は大きい黒潮大規模な海洋循環何故、波打つのだろう？沿岸流の蛇行の様子に似ている⇒同じ物理で表現できる何故、等圧線に沿った風が吹くのだろう？どうして冬は北風が吹き、夏は南風が吹くのだろう？海流も、等圧線に沿って流れる大気も海洋も同じ法則に支配されている⇒地球流体力学 L H 海面の高さの分布黒潮が接岸すると、岸に沿って強い流れができる⇒急潮流れの速さは黒潮と同じ程度これは、対馬暖流や宗谷暖流、北極海に流入する太平洋水の流れと同じ北半球では、このような沿岸流は岸を右手に見て必ず流れている。それは、何故だろう？話は飛躍するようだが、エルニーニョについてメカニズムの基本は沿岸流（急潮）と同じ貿易風が弱まると、ケルビン波の伝播が勝り、暖水域は東に移動し始める右上の図は、半旬平均した500hPa面の高度を示している。地球規模のスケールで偏西風が蛇行していることが分かる。（半旬平均すると、いわゆる総観規模の高低気圧が除去される。総観規模の高低気圧とは、日本に襲来する高低気圧のことを言う。半旬平均して地球規模の変動場だけを抽出しているのである。）蛇行パターンが停滞するための条件を求めてみよう。東西方向に波が存在し（k : は値がある）、南北方向には波は存在しない（l  0）ものとする。 U    k U , k  2 : 臨界波数　,　冬半球：約40m/s 2 U UR  2  2 ：臨界波長 k  2 cos  U : 40m / s,   45とすると、  9887km 45度で経度方向に地球を一周すると、 L  28284kmなので、 L L 28284km   *  k*    2.86 ~ 3  9887km k 波が3つぐらいのとき停滞する。夏半球：約23m/s 北極振動は日本の気候とどうして関係しているのか黒灰白灰黒北極振動のパターン物理学 • 物事をできるだけ単純に考え、共通点（一般性）を見出し、エッセンスを理解する。 • 研究を行うには、「問題設定が大事」 • 問題設定能力は、基礎をきちんと理解しているかに掛かっている。 • 問題解決能力は、やりたい対象があれば、そのとき、なんとかなる。海洋物理系に進むことを希望している学生は、２年次に早期履修して欲しい。学習目標及び授業の方法達成目標授業の計画海洋や大気など地球流体運動を支配する基本的な法則を学び、「海洋における波動現象」、「海洋・大気循環」、「気候変動」の理解に必要な”基礎概念”を習得することを目標とする。 1.方程式を構成する各項の意味 2.方程式のバランス（支配力学）を掴むことを重視し、海洋や大気の運動や波動をイメージできるようになることを目指す。講義は黒板に板書しながら説明し、必要に応じてプリントを配布する。尚、興味と理解を深めるために実際の現象との対応をパワーポイントにて説明する。１）回転系の流体方程式を構成する各項の意味を理解していること２）コリオリ力を理解していること３）地衡流を理解していること４）渦位の保存を理解していること５）重力を復元力とする波（重力波、慣性重力波、ケルビン波）の伝播の仕組みが理解できていること６）渦位傾度を復元力とする波（ロスビー波）の伝播の仕組みが理解できていること７）海洋風成大循環の概念を理解していること１．流体力学とは２．オイラーの見方とラグランジュの見方の関係３．回転系に現れる見掛けの力、コリオリ力４．回転系における流体の運動方程式と連続方程式（非回転系の流体運動方程式にコリオリ力の項を加えただけである）５．圧力と静水圧および静水圧近似６．大規模な海洋や大気の流れ、「地衡流」７．表面重力波、慣性振動、慣性重力波とケルビン波８．渦位の保存９．準地衡流渦位方程式１０．惑星ロスビー波、地形性ロスビー波１１．エクマン層の力学１２．海洋風成大循環論 ※上記の計画にある専門用語は、受講前には分からないと思うが、恐れないこと、気にしないこと。