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第 252回 大気海洋物理学・気候力学セミナー のおしらせ

日　時： 1月 23日(木) 午前 09:30
場　所： 低温科学研究所　3階　講堂

発表者： 深町 康(北大低温研/准教授)
\\ Yasushi Fukamachi(ILTS/Associate Professor)
題名：アラスカバロー沖チャクチ海ポリニヤにおける海氷・海洋の係留観測
\\Mooring measurement of sea ice and ocean in the Chukchi Sea Polynya off Barrow, Alaska

発表者： 松村 義正(北大低温研/助教)
\\ Yoshimasa Matsumura(ILTS/Assistant Professor)
題名：粒子追跡法によるフラジルアイス・グリースアイスの数値モデリング
\\Modeling frazil and grease ice by Lagrangian particle tracking

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アラスカバロー沖チャクチ海ポリニヤにおける海氷・海洋の係留観測
\\Mooring measurement of sea ice and ocean in the Chukchi Sea Polynya off Barrow, Alaska
\\(深町 康\\Yasushi Fukamachi）発表要旨 :

The coastal region off the northern Alaska in the Chukchi Sea is a key
region for sea-ice extent and water properties in the western Arctic.
This is because this region is a pathway of the Pacific water and has
coastal polynyas.  In this region, we have been conducting mooring
measurement with ice-profiling sonar, acoustic Doppler current profiler
and conductivity-temperature recorder since 2009 in collaboration with
University of Alaska.  These mooring observations are part of the
Seasonal Ice Zone Observing Network (SIZONet) to complement various
other sea-ice observations in the region.  In this talk, the preliminary
sea-ice draft data will be presented along with ocean current and water
property data.  In addition, the results of the associated oceanographic
and sea-ice studies based on our mooring data will be introduced. 


粒子追跡法によるフラジルアイス・グリースアイスの数値モデリング
\\Modeling frazil and grease ice by Lagrangian particle tracking
\\(松村 義正\\Yoshimasa Matsumura）発表要旨 :

近年の海洋モデリング研究の発展、並びに数値モデル自体の高度化において、
必要とされる予報変数の増大に伴う計算コストの増加が問題になりつつある。
また新たに追加される予報変数はダイナミックレンジが広い・特定の場所にのみ
局在化している等の特徴があるので、通常の温位・塩分と同様の扱い（有限体積法
による格子平均量の時間発展を解く)は適さない場合がある。
これらの新たな予報変数はオンラインのLagrangian粒子追跡を用いて表現するこ
とが考えられるが、一般的な実装方法では大量の粒子を扱う際に、特定の格子内に
存在する粒子を素早く特定するといった事が難しく、オンラインでタイムステップ
毎に逐次粒子間相互作用を扱ったり、流速・温位・塩分といった通常の予報変数に
粒子群が与える影響を見積もる事が困難である。
そこで我々は粒子のデータ構造として連結リストを採用した。これにより、高い
検索性と高速な処理、完全な並列化を実現した。

この粒子追跡スキームの適用例の一つとして、我々の開発している海洋非静力学モデル
に組みこむことにより、海氷生成初期に発生する微小な結晶であるフラジルアイスの
力学的・熱力学的影響を陽に扱うモデルを開発した。
このモデルを用いて海面が直接大気からの冷却にさらされ、活発な海氷生成が生じる
沿岸ポリニヤ域やリードの再結氷過程を想定した理想化実験を実施した。
表層で析出したフラジル粒子は対流によって沈み込み、混合層内に広く分布する。
結氷温度は圧力と共に低下するので、フラジル粒子は下層に輸送されそこで融解し、
潜熱を奪う。このフラジルアイスの移流による潜熱輸送プロセスにより下層が表層の
結氷点を下回るPotential supercooling状態が実現された。
一方浮力によって海面まで浮上したフラジル粒子群は高粘性のグリースアイスを形成し、
徐々に集積度が高まるにつれ海面熱フラックスを抑制する。
海水中に存在する限りはフラジルアイスは海面熱フラックスを妨げないので、フラジル
アイスを陽に扱った場合の海氷総生産量は海面で薄氷が成長すると仮定した場合より高
くなる。この事実はフラジルアイスやグリースアイスと言った新生氷の形態を考慮しな
い既存の海氷海洋モデルが、特に活発な海氷生成のある場所・時期において海面熱フラ
ックスと海氷生産量を過小評価している可能性を示唆する。

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