地球流体力学  (191090)
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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  :  神沢  博 教授
単位数  :  2
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
回転球面上の成層した流体は、大気や海洋を抽象化した流体系であり地球流体と呼ばれる。この地球流体の力学のうち、地球大気を対象とした気象力学を理解することを主とする。必要に応じて海洋や他の惑星大気にも触れる。具体的には、流体力学、熱力学に基づいて構成される気象力学の基礎方程式を導出し、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理解する。このようにして、大気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気象力学の基本的知識を提供する。
授業内容
1.  大気熱力学
状態方程式(理想気体の法則)、静力学バランス、熱力学の式(エネルギー保存則)、安定成層、浮力振動数、有効位置エネルギー
2.  連続の式(質量保存則)
3.  回転系の運動方程式(運動量保存則)
真の力(気圧傾度力、重力、粘性力)、みかけの力(コリオリ力、遠心力)、地衡風近似、静力学近似、傾度風
4.  気圧座標
ジオポテンシャル、運動方程式、連続の式、熱力学の式
5.  方程式系のまとめ
高度座標と気圧座標、予報式と診断式
6.  準地衡風方程式
渦度とポテンシャル渦度、ロスビー波、傾圧不安定(温帯低気圧の発達の力学)
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
なし
参考書ならびに授業を受けるに当たっての注意事項等
◆参考書:
(1)An Introduction to Dynamic Meteorology, Fifth Edition
James R. Holton and Gregory J. Hakim, Academic Press, An Imprint of Elsevier Inc., 532pp., 2013
(2)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
(3)気象力学通論
小倉義光, 東京大学出版会, 249pp., 1978
◆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
神沢  博(kanzawa@nagoya-u.jp, 内線3482, 環境共用館413号室)
 
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