Journal of the Meteorological Society of Japan: Vol. 64, No. 5, pp. 665-680, 1986.


粘性シアー流中の地形性擾乱

里村雄彦

気象研究所応用気象研究部

要旨

 初期値問題を解くことにより、地形上の粘性シアー流中の擾乱の性質を線形浅水系を用いて解析的および数値的に調べた。解析的な取り扱いにおいてはFourier変換とLaplace変換を行って形式解を求め、数値的な取り扱いにおいては平均流をU=tanh(y), Froude数を0.1として時間積分を行った。その結果以下のことが示される。

 非粘性で地形がない場合に不安定であったシアー流は、地形の存在下で粘性を大きくしてゆくと、その安定性が不安定、地形強制と順圧波の共鳴、安定と推移する。安定な領域でも粘性が共鳴を起こす値に近ければ、擾乱は不安定波とほぼ同じ構造を持ち、Reynolds応力を通じてシアー流からエネルギーを得る。また、地形がシアー流を横切って移動する場合には、不安定波とほぼ同じ構造を持つ渦がシアー帯に残る。この渦もエネルギーをシアー流から得ているために粘性に抗して長時間残っていると解釈される。

 粘性が大きい場合、地形強制力をそのまま反映した擾乱が現れる。構造は重力波的であり、そのエネルギーは地形から得ている。

 大気中で観測される中規模渦との比較も行う。