亜熱帯循環の通気密度躍層下部（σθ＝26．3～26．6kg m－3）の等密度面が冬季にアウトクロップする亜寒帯前線帯では，主に移行領域モード水（TRMW ; S＜34．0）が形成されることをArgo データの解析から示した．さらに，密度変化を補償し合う水温・塩分前線を横切る鉛直シアー流がソルトフィンガー型二重拡散対流を引き起こし，TRMW は形成後速やかに高温・高塩分化して，その一部が重い中央モード水（D-CMW ; S＞34．0）に変質し得ることを示した．また，シノプティックなXCTD 断面の解析から，亜寒帯前線帯から沈み込んだTRMW やD-CMW などの低水の一部は，中規模渦によって平均流を横切って南に運ばれた後に，亜熱帯循環の通気密度躍層内に広がっていることが示唆された．この輸送過程は，亜寒帯前線帯の深い冬季混合層と亜熱帯循環内に広がる等密度面上の低舌が気候値の流線で直接結ばれていない理由を説明し，TRMW の変質過程とともに，亜寒帯前線帯起源の水塊が亜熱帯密度躍層の維持に寄与するメカニズムを担っている可能性がある．

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2001－2011年のアルゴフロート観測に基づく月平均データセットを用いて，北太平洋の亜熱帯モード水と亜熱帯反流の十年規模変動を調べた．亜熱帯モード水は顕著な十年規模変動を示し，黒潮続流の流路の安定期に，厚い冬季混合層が発達し，低の厚いモード水が形成していた．亜熱帯モード水は，形成域から素早く黒潮再循環域に広がり，亜熱帯反流北側の海域に達する．亜熱帯反流も十年規模変動を示し，その変動は亜熱帯前線に関係する亜表層の流速鉛直シアの変動に起因する．この流速鉛直シアは，亜熱帯モード水の変動と良い対応関係を示し，亜熱帯モード水のが低い時に，モード水上部の密度躍層が浅化し，それにより上部密度躍層が北に向かい大きく傾き，亜熱帯反流の強化が起こる．この結果は，亜熱帯モード水が，亜熱帯反流の十年規模変動の主要因であることを示している．

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地球温暖化に伴う気候変動や，異常気象に関する報道が増えている．温暖化により異常気象が軒並み激甚化・頻発化するような論調が一部で見受けられるが，両者の関係は実はそれほど単純ではない．

たとえば，海水面温度が上昇した場合，水蒸気の潜熱をエネルギー源とする台風が強大化することはおおむね予想される．しかし，台風の発生“頻度”は必ずしも上昇するとは限らない．温暖化による風の場の変化が，台風の発生に不利に働くことがあるからである．つまり，台風の発生要因は水蒸気量だけではなく，水蒸気量のみに基づいた頻度予想では不正確なのである．

大気のカオス的性質により，決定論的な天気予報には限界があるので，気候の長期変動（平均値のゆるやかな変化）と異常気象の関係は，統計・確率的な相関から語られることが多く，内部力学（メカニズム）は自由度の高さゆえに看過されがちである．

しかし，気象の動向まで含めた気候変動を見積もるには，平均値だけではなく，確率分布全体の変化を考える必要があろう．分布の裾野にあたる異常気象も含め，確率分布は日々の気象現象によるゆらぎの積み重ねなので，気候変動に伴う確率分布の変化を予測するには，内部力学の理解は避けて通れない．

筆者の研究室では，中緯度の天気変化を特徴づける変数として，偏西風（ジェット気流）の蛇行に着目している．偏西風の蛇行と地上の高低気圧のあいだには密接な関係があり，通常，中緯度の天気は偏西風に乗って西から東へと移動していく．

けれども，時おり，蛇行の振幅が局所的に増大して通常の天気伝搬が滞ってしまうことがある．この状態をブロッキング現象と呼ぶ．ブロッキング現象は，中緯度における異常気象（熱波，豪雨，旱ばつなど）の主因なのであるが，予報が難しいという問題がある．偏西風の蛇行自体は安定性理論に基づく理解が進んでいるが，なぜブロッキング現象が起こるのかは70年以上よくわかっておらず，温暖化との関連も未解明である．

そこで流体力学の法則（

保存則）に基づいた偏西風蛇行の診断方法を開発してデータを解析したところ，蛇行の振幅と西風の風速のあいだには，強い負の相関があることがわかった．その結果，ブロッキングの発生には（1）偏西風の蛇行が局所的に増幅，（2）西風が減速，（3）蛇行の移動速度が落ち，上流の蛇行が追いついて振幅が蓄積し，さらなる増幅を生む，という正のフィードバックが重要なことが確認された．

実は，これは高速道路で渋滞が発生するメカニズムと数学的に同等である．道路が混雑すると，運転者がブレーキを踏む頻度が増え，交通速度が落ちる．一定の交通量に達すると，一気に交通密度が増え，渋滞が起こる．偏西風をハイウェイになぞらえるならば，ブロッキング現象は天気の「交通渋滞」と考えることができる．制限速度や車線数が低い場所で交通渋滞が起きやすいように，山岳などの影響で偏西風が上流より弱くなっているところではブロッキングが起きやすい．

これらの新しい知見に基づき，地球温暖化がブロッキング発生の条件および発生頻度にどのような影響を与えるか，目下鋭意研究中である．

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　西部北大西洋では活発な対流活動域が急激に北上する現象が７月下旬に見られ、対流ジャンプと呼ばれている。対流ジャンプの北西側では中緯度偏西風帯のトラフに伴う高が南西に伸びている現象が常にみられる。しかし、熱帯の対流活動と北西側の中緯度上層の高との関係性については明確な理解が得られていない。そこで本研究ではその関係性の解析を行なった。
　前線形成関数を用いた解析では、上層の高と対流に対応した下層の低気圧性循環との境界で、風の場の発散や変形の効果によって前線が強化されていた。また、対流活動域では暖気核と上昇流、上層の高域では寒気核と対流の補償下降流に対応して、いずれも位置エネルギーが運動エネルギーに変換されており、対流活動域と上層の高が関連していた。

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本稿では，沿岸・陸棚スケールの前線と大洋スケールの前線の違いについて考察する．まず，前線が形成される際の一 般的な状況について考える．そして，それを参照しつつ，沿岸・陸棚スケールの前線の形成について概観する．次に，黒 潮続流前線や親潮前線のように西岸に端を発する前線を取り上げる．特に，それらに対する流れの不安定の影響について考察する．最後に，亜熱帯前線におけるエクマン流収束の機構と定常ロスビー波の突っ立ちを含む惑星地衡流系での保存に基づく可能なメカニズムについて述べる．

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　クロロフルオロカーボン類（CFCs)は、海面でのガス交換を通じて大気から海洋に供給され、その後は海水の動きにしたがって移動し、生物活動の影響も受けないことから、近年、海洋循環のトレーサーとして盛んに利用されてきた。しかし、大気から海洋への溶入の度合いなどは未だに十分評価されていない。　黒潮続流フロントの北の海域で形成される北太平洋中央モード水 (NPCMW)においてCFCs濃度を観測した結果、NPCMWが形成された冬季の混合層内では、海水中のCFCsが大気に対して未飽和の状態にあることが推察された。

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　大気ブロッキングの持続メカニズムについて，これまで提案されたメカニズムと異なる新たなメカニズムを提案し，その有効性を検証した．そのメカニズムは以下の2つの考え方に基づいている．1つめは，ブロッキングがスケールの異なる移動高低気圧と相互作用することで，ブロッキングの持続性が強化されるというスケール間相互作用が働くこと．2つめは，その際にブロッキング高（低）気圧が移動性高（低）気圧を選択的に引き寄せ，吸収するという渦と渦の相互作用，もしくは藤原効果に基づいている．藤原効果は北半球での台風の北進を説明する考え方であり，Beta-gyreと呼ばれる考え方と本質的に同じである．我々はこれをブロッキングの持続メカニズムに適用し，選択的吸収メカニズム（SAM）と名付けた．SAMの有効性を事例解析，数値実験の両方から検証し，現実場において有効であることが示唆された．

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　本研究では，現在気候下の最大級台風による三河湾での高潮と高波の科学的実態解明を目的として，台風ボーガスを組み込んだ大気－海洋－波浪結合モデルを用い，台風の進路と中心気圧が互いに従属関係にある200個の熱力学的最大級台風をさまざまなコースで三河湾に来襲させ，高潮や高波を予測した．
　その結果，三河湾の既往最大潮位偏差2.75mを上回る高潮が三河湾の広い範囲で発生し，特に湾西側奥の高浜および湾東側奥の前芝では，潮位偏差がそれぞれ4.0mおよび3.7mに達することがわかった．この高浜および前芝での高潮は，既往最大を1m近く上回るものであり，その超過継続時間もそれぞれ70分および80分となることから，三河湾の湾奥では大きな高潮災害が発生する危険性があると言える．

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Im 1940 hat C. G. Rossby⁽¹⁾ unten dem Titel “Planetary Flow Patterns in the Atmosphere” ein sehr wertvoll Abhandlungen veröffentlicht, in dennen führen sie eine Begriff der “potential vorticity” ein. Weitere Untersuchungen⁽²⁾ haben jedoch ergeben, dass seine Definition nicht strenge Gültigkeit beanspruchen, da sie in Einzelfällen eine viel zu grosse homogene Atmosphäre liefert. Von der Verfasser wurd daraufhin durch Abänderung der Rossbyschen Beweisführung die Gleichung ableitet.
Es sollen jetzt die Grundgleichungen der atmosphärischen Bewegung so dargestellt werden, wie die Rechnung gebracht werden. Die Lage eines Punktes ist im Kugelkoordinatensystem (γ=Abstand vom Kugelmittelpunkt, φ=geographische Breite, λ=georaphische Länge ostwärts positiv), das mit der Erde fest verbunden ist, bestimmt. Es seien ferner: υr die vertikale Geschwindigkeit, υφ die Süd-Nord Geschwindigkeit, υλ die West-Ost Geschwindigkeit, p _??_en Druch, ρ die Dichte, Φ die Geopotential, ω die Winkelgeschwindigkeit der Erddrehung, t die Zeit, Wir haben die allgemeine hydrodynamischen Gleichungen für atmosphärischen Bewegungen in der Form⁽³⁾ mit Kontinuitätsgleichung ergibt sich für die Gleichnug der vertikale Wirbelkomponent ζ: wo ξ, η, ζ die horizontale und vertikale Wirbelkomponent, θ die Divergenz bedeutet, welche dann in der Verbindung auftreten. Die also der meiner Gleichung (1) in früherer Arbeit⁽⁴⁾ allgemeine Gültigkeit auch für die Bewegung, in denen können wir nicht weiter φ (die Breite) als konstant betrachten, zuschreibt.
[Schliesslich noch wenige Worte über das Äusserliche. Im allgemeínen können wír die Gleichung als genau ansehen.]
Wenn wir die Kontinuitätsgleichung anwenden, erhalten wir
Wir setzen zunächst horizontale Bewegung für den barotropen Fall voruus, dann wird Diese Gleichung liefert als individuelle Zustandsgleichung oder Als potentiellen Rotor einer Luftmasse von der Breite φ un_??_ Dichte ρ difinieren wir im anschluss an C. G. Rossby denjenigen Rotor ζ₀, welchen die Luftmasse annimmt, wenn sie auf die Breite φ₀ und Normaldichte ρ₀ gebracht wird.
Die Erscheinung der West-Ost B wegung in die gemassigten Breiten ist mehrfach der Gegenstand theoretischer Untersuchungen gewesen. Der Verfasser hat bei dieser Gelegenheit das für die atmosphärische Zirkulation so wichtige “Potentielle Rotor” und den Sa_??_z von dessen Konstanz aufgestelt.
Der Gedanken war kurz folgender: Ursprünglich sei die Atmosphäre relativ zur Erde in Ruhe; jedes Teilchen Luft hat dann ein gewisses leicht feststellbarcs vertikale Wirbelkomponent. Nun gerate die Atmosphärein West-Ost Bewegunge; durch Mischung sollen allm_??_lich alle Massen das gleiche Wirbelkomponent erhalren. Dieses muss danu wegen der Konstanz der Potentielle Rotor der Mittelwert (auf der nordlichen Halbkugel) aller früheren sein. Man findet leicht Daraus lasst sich die zonale Geschwinaigkeit Sie sind durchaus negativ und dann in eine nach Westen gerichtet Bewegung. Sie erreicht i_??_en grömung längs der Breitenkreise auf der Erde (γ=6, 370km). Die Rechnug ist nicht einwandfrei, da kein Grund vorhanden ist, dass die Atmosphäre jemals in Ruhe war. Grössere Bedenutung kommt diese Rechnungen zu, welcher eine Beweis des potentielle Rotor in unserer Atmosphäre nicht überall das gleiche.

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　本研究では，まず，東京湾に来襲した台風0709号による高潮を対象に大気－海洋－波浪結合モデルの精度検証を行い，これによって東京湾の高潮の高精度計算が可能となる一方で，経験的台風モデルでは精度的に不十分であることを示した．ついで，台風ボーガスと結合モデルを用いて可能最大級台風50ケースによる東京湾の潮位偏差の最大値分布を予測した．その結果，現在気候の下であっても東京湾台風による高潮（潮位偏差2.3m）を超える潮位偏差3.3mの高潮が湾最奥部で発生し，東京湾台風による潮位偏差2.3mを超える継続時間が54分に及ぶことを明らかにした．

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　本研究では，Myersによる台風モデル，単層流動モデル，波浪モデルSWAN，CIP法に基づく氾濫モデルによって構成される高潮・高波氾濫モデルを用いて，東京湾における既往の台風による高潮場を計算し，観測値との比較からモデルの適用性・妥当性を検証した．さらに，今世紀末に発生しうる可能最大級台風による気象推算結果を用いて，東京湾における可能最大級高潮を数値解析するとともに，東京港における高潮氾濫の予測計算を行った．その結果，地球温暖化に伴う最大級台風によって，東京港周辺地域で大規模な高潮・高波氾濫が生じることを示すとともに，高潮氾濫状況の特性を明らかにした．

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近年の観測により、日本海深層では浅い領域を右に見た平均流が水深変化の大きい領域で定常的に存在することが明らかになった。このような流れは、従来の深層循環の標準理論であるストンメル・アーロンス理論では説明できず、深層流に関する新たな力学的枠組を示唆している。最近の数値実験結果より、この日本海の深層流の形成には海底地形と対馬暖流の傾圧不安定が重要であることが示唆された。そこで本研究では、日本海における深層循環形成の力学機構、とりわけ傾圧不安定と海底地形の役割を解明するため、日本海を模した単純な二層模型を用いた数値実験を行った。その結果、傾圧不安定は順圧渦を形成する役割を担い、海底地形は順圧渦を整流し水深に沿った平均流を形成させることが明らかとなった。

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大気気体成分を大量に取り込んでいると期待される中央モード水の形成域である北太平洋移行領域の冬季の直接通気層の最大ャeンシャル密度とその層内での気体成分の大気に対する飽和度の変動性を６か年の観測値に基づき解析した。その結果、中央モード水の最下層として定義した直接通気最大密度には±0.14σθの変動性が、またCFC-12のモード水内での飽和度には±7.3%の変動性が見出された。これらの水塊形成域での経年的な変動性が、亜熱帯域で見られてきたようなCFC年代やAOUの変動要因のひとつであると結論した。

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大気中の前線に伴って擾乱が発生・発達する現象は前線不安定と呼ばれる。本研究では、冬季日本海上の帯状収束雲の断面に見られる前線状の構造を念頭に置いた、水平・鉛直両方のシアーを持つ連続成層した基本場を考え、そこから発達する擾乱のスケールや発達機構が基本場の特徴によってどのように変化するかという問題を、準地衡系による線形安定解析、および非静力学モデル"CReSS"を用いた非線形時間発展によって調べた。 一般的に1日より短い時間で急速に発達する擾乱においては準地衡系は良い近似とはいえない。しかしながら、「渦度の絶対値が発散の絶対値より十分大きい」、「大気の安定度が大きい」、という2つの条件を満たす場合は、準地衡近似によってよく記述されることも本研究で明らかになった。

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