Journal of the Meteorological Society of Japan: Vol. 60, No. 1, pp. 227-244, 1982.


浅水のシアー不安定に関する研究
第II部数値実験

里村雄彦

東京大学理学部地球物理学教室

要旨

 浅水の水路モデルを用い、シアーのある流れで有限振幅となった不安定重力波の振舞いを数値的に調べた。フルード数は5に固定し、非粘性の場合と粘性のある場合(レイノルズ数Re=3000)の両方について計算した。

 非粘性の場合、最初に発達する波は線型理論で求めたのと同じ成長率と構造を持っていた。この波は線型理論の場合と同じく、h'u'u'からエネルギーを得ている。

 粘性がある場合、波のエネルギーは準定常状態に達し、運動量は恒久的な混合を受けることを示した。そのときのエネルギーの流れは、壁付近の粘性→平均の運動エネルギー→波の運動エネルギー→波に作用する粘性と、なっている。

 準定常状態になった後も時間積分を続けると、波のエネルギーは振動を始めた。準定常状態の安定性を調べた結果、基本波の半分の波数を持つモードが不安定となって振動を起こすことがわかった。