地球流体力学  (3400041)
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専攻,課程  :  地球環境科学専攻   前期課程
科目区分  :  I 類
授業形態  :  講義
担当教員  :  相木秀則 准教授
単位数  :  2
学期  :  春学期
講義時間帯  :  木曜    2限
講義場所  :  環境共用館大講義室
 
目的・ねらい
【授業の目的】
大気・海洋大循環や気候システムを理解するための基本的枠組の一つである大気・海洋力学の基本的知識を提供する。地球上の大気と海洋の循環は、地球の自転と成層両方の効果を強く受けている。その基礎方程式から導かれる地球規模の渦や波動の構造と特性について解説する。歴史的に振り返ると地球流体力学の意義は、具体的な現象の中から一般原理を抽出し体系化する事によって支配方程式を構築することである。このような思考を通じて、大気と海洋の幅広い現象についての理解・予測の見通しを与える。


【到達目標】
大気海洋中のさまざまな波動を分類しそれぞれの特徴を理解できるようになる。
大気海洋大循環モデル(数値シミュレーション)の力学支配方程式を理解できるようになる。
Navier-Stokes方程式、Boussinesq方程式、プリミティブ方程式、浅水方程式、準地衡風方程式の違いを理解できるようになる。
大気海洋中の渦が発生するメカニズムの基礎を理解できるようになる。

【該当ディプロマポリシー】
DP1:環境学の基礎に関して十分な学識を身につけるとともに、環境に関わる諸問題に関して幅広い関心を持ち、知識を獲得することができる。
授業内容
【授業の構成】
1. 流体の基礎方程式
2. 波動力学の基礎、水面波
3. 分散関係式、群速度
4. 慣性振動、エクマンスパイラル、境界層
5. 回転成層流体の運動方程式
6. 内部重力波、鉛直モード分解
7. 温位・密度座標系、渦位の保存則
8. 回転水槽実験
9. 無次元数、有効位置エネルギー
10. 準地衡風方程式(世界初の数値気象予報に使われた方程式系)
11. 中緯度ロスビー波
12. 赤道波、エルニーニョ現象
13. 順圧不安定
14. 傾圧不安定(温帯低気圧の発達の力学)
15. 乱流


【履修条件・関連する科目】
◆授業を受けるにあたって、物理学、特に力学、の基本的考え方を修得していることが望ましい。さらに、流体力学、熱力学、ベクトル解析および偏微分の初歩についても慣れていることが望ましいが、授業の中で必要な部分は復習する。

【授業時間外学習の指示】
授業のスライドを電子配布するので予習復習をしておくこと。
成績評価方法・基準
・講義への出席状況(参加態度・積極性・宿題達成度を含む)および講義終了時に課すレポート課題達成度(各50%)。
・講義終了時に課すレポートを提出しない学生は、「欠席」とみなす。
教科書
地球環境を学ぶための流体力学,九州大学, 成山堂書店, 336pp., 2006
地球流体力学入門-大気と海洋の流れのしくみ- 木村竜治, 東京堂出版, 247pp., 1983
参考書ならびに授業を受けるに当たっての注意事項等
単位は出せないが学部3・4年生(数理学科・物理学科・地球惑星学科・工学部・情報学部など)の受講も奨励する。


授業言語
・スライド・資料: 一部英語
・口頭説明: 日本語のみ
・英語による質問への対応: 可
担当教員のE-Mail, TEL, 居室など
相木秀則(aiki@nagoya-u.jp, 内線3433, 宇宙地球環境研究所 研究所共同館I-731号室)
メールアドレスはnagoya-u.ac.jpではないので注意してください

ビデオ会議授業のアクセス先(NUCTを参照するか担当教員にメールを書いて問い合わせてください)
ビデオ会議授業の練習(任意参加):4/16木曜日  10:30−10:50
正規の授業第1回目:4/23木曜日  10:30−12:00
 
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