気候予測の精度を上げる、波の振る舞いの解明

大きな波は長い旅をする

池や湖、そして海の波は、風が吹くことによって起きる現象です。風がないときの池や湖の表面は鏡のようにフラットです。風が立ち始めることにより、さざ波が起こり、どんどん大きくなっていきます。風が強いときには波が高くなりますが、風が止まっても波だけは遠くに伝わっていきます。例えば、サーフィンの適地であるハワイやカリフォルニアの大きな波は、南極の周りの低気圧によって生まれ、1万キロ近くを旅してきたものなのです。遠くから来た波と近くで生まれた波が交わることが、海の波の振る舞いを複雑にしています。

波は風を弱め、海をかき混ぜる

風は上空ほど強く、地面や海面に近づくほど弱くなります。陸地や海面が風にブレーキをかけるためです。海面でのブレーキのかかり方、すなわち摩擦の強さは波の発達度合いによって変わります。直感的には波が高く大きいほど摩擦が強いイメージかもしれませんが、実際には小さな波の摩擦の方が大きいと考えられています。若い波は風からエネルギーを奪って、風の強さに見合うように発達しようとするからです。
波は海の中にも影響を与えます。日光を受けて温まった表面近くの水と、下の方の冷たい水をかき混ぜるのです。かき混ぜられて温度がほぼ一定になった水の層を「混合層」と呼びます。この混合層の温度や厚さは気候予測において重要な要素であり、気候予測シミュレーションの精度向上のために活発に研究がなされています。

波の振る舞いをシミュレートする

波は地球全体の気候に対して大きな役割を果たしており、気候予測の精度向上のために、波に関する理解をより深めることが必要です。波の振る舞いを調べる方法には、現場での観測や実験があります。しかし、両方とも物理的な困難があるため、コンピュータシミュレーションによる研究も進められています。現在はシミュレーションプログラムが開発された段階で、今後、さまざまな条件でのシミュレーションが行われ、新たな知見が積み重ねられることが期待されています。

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先生情報 / 大学情報

神戸大学海洋政策科学部海洋政策科学科助教藤原泰先生

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海洋物理学、気象学

先生が目指すSDGs

メッセージ

海洋学や気象学は対象が身近であると同時に未知の世界も広がっています。気候変動の中で需要も多く、裾野の広い分野です。今勉強している数学や物理がそのまま役に立ちますから、身近な気象現象や海の流れを物理の土台に乗せてみると新たなおもしろさが見つかるでしょう。研究方法がフィールドワークや実験、シミュレーションと多岐にわたるため、自分の好きや得意を生かして活躍できる場所がきっとあるはずです。どの場所でもコンピュータは必須のツールなので、仲良くしておくことをお勧めします。

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