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全球規模大気•海洋間運動量フラックスにおける低風速域での抵抗係数モデルの相違の影響

机译：低风速地区风阻系数模型差异对全球大气海洋动量通量的影响

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Drag coefficient is an important parameter when estimating the air-sea momentum flux correctly. The drag coefficient, however, hasn't been accurately established due to variations in the data from field observation. Thus, a number of drag coefficient models have been formulated. Since these models define an effective low wind speed range (e.g., 6 m/s), it is important to correctly estimate the air-sea momentum flux in such an effective low wind speed range. Nevertheless, with regard to such models, the air-sea momentum flux is commonly extrapolated out of the effective low wind speed range that is defined for each model, therefore, such an estimated drag coefficient is not always correct, and the difference in the drag coefficient is reflected by the particular model that is used. In this study, we investigated the effect of the various drag coefficient models concerning the air-sea momentum for the low wind speed range in two processes:(1)calculating the drag coefficient in the effective low wind speed range, and (2) extrapolating the drag coefficient out of the range. Six drag coefficient models were used (Chamock, 1955; Smith, 1980; Large and Pond, 1981; Yelland and Taylor, 1996; Large and Yeager, 2004; Takagaki et al., 2012). We found the largest difference between the maximum and the minimum annual mean global air-sea momentum flux on the estimated data in the effective low wind speed range at 98.5% while 19.1% was observed on the extrapolated data. When taking into consideration both the 10-degree latitude and the proposed seven sea areas, we also found that significant impact on the air-sea momentum flux was apparent when the occurrence frequency of low wind speed was high. These results show that the parametrization of the drag coefficient is imperative for the low wind speed range.%正確な気候変動の予測には，大気•海洋間での物質・熱•運動量輸送を正確に評価する必要がある.特に，大気•海洋間運動量輸送は，海流や風波などの海洋における運動の駆動源であり，物質•熱の輸送を促進させる作用もあるため，予測精度向上に重要である.大気•海洋間運動量フラックスτ(N/m~2)は(1)式により求められる.τ=ρC_DU_(10)~2(1)ここで，ρは大気の密度(1.2kg/m~3).C_Dは抵抗係数，U_(10)は海上10mの高さでの風速である.また，抵抗係数C_Dは風速のみの関数で表されているが，観測現場のデータの変動が大きぐ多くの抵抗係数モデルが提案(Chamock, 1955; Smith, 1980; Large and Pond, 1981;Yelland and Taylor, 1996; Large and Yeager, 2004など)されており，確立された式は提案されていない.その変動の原因として，風波の発達.砕波，うねりなどの影響が示唆されているが，まだ議論が続いている(Donelan et al., 1997; Drennan et al., 2005; Ardhuin et al" 2007; Suzuki et al., 2010; Suzuki et al., 2014).したがって，従来から用いられている風速のみの関数を使用するしか方法はないのが現状である.使用するモデルについても，研究者の判断となっている.また，それぞれの抵抗係数モデルは低風速域や強風域においてモデル毎の有効な風速の範囲が決められているため.大気・海洋間運動量フラックスを正確に見積もるためには，その有効な範囲で計算することが重要である.ここでは，低風速域を6m/s以下，強風域を25m/s以上とする.しかし，一般的に抵抗係数モデルは有効な風速の範囲外を外挿して使用されているため正しいとは限らない.
机译：阻力系数是正确估计海气动量通量时的重要参数。但是，由于实地观测数据的变化，阻力系数尚未准确建立。因此，已经制定了许多阻力系数模型。由于这些模型定义了有效的低风速范围（例如6 m / s），因此重要的是正确估计在这样的有效低风速范围内的海气动量通量。然而，对于这样的模型，通常从每个模型定义的有效低风速范围外推断出海-海动量通量，因此，这样的估计阻力系数并不总是正确的，并且阻力差异系数由所使用的特定模型反映。在这项研究中，我们在两个过程中研究了各种阻力系数模型对低风速范围内海气动量的影响：（1）计算有效低风速范围内的阻力系数，以及（2）外推阻力系数超出范围。使用了六个阻力系数模型（Chamock，1955; Smith，1980; Large和Pond，1981; Yelland和Taylor，1996; Large和Yeager，2004; Takagaki等人，2012）。我们在有效低风速范围内的估计数据上发现，全球空气海动量通量的最大值和最小值之间的最大差异为98.5％，而在外推数据中观察到的则为19.1％。当同时考虑到10度纬度和拟议的七个海区时，我们还发现，当低风速的发生频率较高时，对气海动量通量的影响明显。这些结果表明，在低风速范围内，阻力系数的参数化势在必行。％正确な気候変动の予测には，大気•海洋间での物质・热•运动量输送を正确に评価する必要がある。特に，大気•海洋间运动量输送は，海流や风波などの海洋における运动の駆动源であり，物质•热の输送を促进させる作用もあるため，予测精度向上に重要である。フラックスτ（N / m〜2）は（1）式により求められる.τ=ρC_DU_（10）〜2（1）ここで，ρは大気の密度（1.2kg / m〜3）.C_Dは抵抗系数，U_（10）は海上10mの高さでの风速である。また，抵抗系数C_Dは风速のみの关数で表されているが，観测现场のデータの変动が大きぐ多くの抵抗系数モデルが进展（Chamock，1955年； Smith，1980年； Large和Pond，1981年； Yelland和Taylor，1996年； Large和Yeager，2004年）。），建立された式は进行されていない。発达。砕波，うねりなどの影响が示唆されているが，まだ议论が続いている（Donelan等，1997； Drennan等，2005； Ardhuin等，2007； Suzuki等，2010； Suzuki等人，2014年）。したがって，従来から用いられている风速のみの关数を使用するしか方法はないのが现状である。有效的风速の范囲が决められているため。大気・海洋间运动量フラックスを正确に见积もるためには，囲がの有效な范囲で计算することが重要である。ここでは，低风速域を6m / s以下，强风域を25m / s以上とする。しかし，一般的に抵抗系数モデルは有效な风速の范囲外を外插して使用されているため正しいとは限らない。

著录项

  • 来源
    《海洋理工学会誌》 |2016年第1期|63-71|共9页
  • 作者

    井内　洋登; 鈴木　直弥; 高垣　直尚; 小森　悟; 照井　雅子;

  • 作者单位

    近畿大学理工学部;

    〒577-8502　大阪府東大阪市小若江3-4-1;

    近畿大学理工学部;

    〒577-8502　大阪府東大阪市小若江3-4-1;

    京都大学大学院工学研究科;

    〒615-8530　京都府京都市西京区京都大学桂;

    京都大学大学院工学研究科;

    〒615-8530　京都府京都市西京区京都大学桂;

    近畿大学理工学部;

    〒577-8502　大阪府東大阪市小若江3-4-1;

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