地球流体力学入門 : 大気と海洋の流れのしくみ

木村竜治 著

[目次]

• 目次
• はしがき / 1
• 序章 / 3
• <1部 回転流体の性質>
• 1章 剛体回転
• 1.1 静水圧平衡 / 9
• 1.2 慣性系からみた剛体回転 / 12
• 1.3 ジオイド / 15
• 2章 回転系の運動方程式
• 2.1 コリオリの力 / 18
• 2.2 密度一様の流体に対する運動方程式 / 21
• 2.3 質点の運動と流体の運動 / 23
• (1) 圧力勾配について / 23
• (2) ラグランジュ微分とオイラー微分 / 24
• 2.4 地球流体の粘性 / 24
• 3章 地衡流とエクマン境界層
• 3.1 スケーリング / 27
• 3.2 地衡流とテーラー=プラウドマンの定理 / 29
• 3.3 エクマン境界層 / 32
• (1) 準備:特異摂動問題 / 32
• (2) 底面に形成されるエクマン境界層 / 36
• (3) エクマン収束 / 39
• 3.4 スピンダウン / 40
• 3.5 自然界の渦巻きの寿命 / 42
• 4章 ポテンシャル渦度保存則と海水の風成循環
• 4.1 深さが場所によって変化する回転流体 / 47
• 4.2 ポテンシャル渦度の保存と地形性ベーター効果 / 49
• 4.3 惑星ベーター効果 / 52
• 4.4 海水の風成循環 / 54
• 4.5 風によるエクマン境界層と吹送流 / 56
• 4.6 海水の風成循環 / 59
• (1) スヴェルドラップ平衡 / 62
• (2) 西岸強化 / 62
• <2部 密度成層流体の性質>
• 5章 水面波を例にした分散性波動の基礎
• 5.1 水面波に伴う水の運動 / 67
• 5.2 分散関係 / 72
• 5.3 水面波のエネルギー / 74
• 5.4 波数ベクトルと波数空間 / 75
• 5.5 群速度 / 77
• 5.6 船が励起する水面波 / 81
• 6章 密度成層流体の静力学
• 6.1 非圧縮性流体の静力学的安定性 / 85
• 6.2 理想気体の静力学的安定性 / 88
• 7章 内部重力波
• 7.1 液体の内部重力波 / 93
• 7.2 気体の内部重力波 / 97
• 7.3 大気と海洋の内部重力波 / 102
• 7.4 ブシネスク近似 / 105
• 8章 水平対流
• 8.1 都市のヒートアイランド現象 / 111
• 8.2 問題の設定 / 113
• 8.3 基礎方程式系 / 114
• 8.4 スケーリング / 115
• 8.5 水平対流の温度場 / 119
• 8.6 理論と実験との比較 / 119
• 9章 鉛直対流(ベナール=レーリー型対流)
• 9.1 ベナールの実験 / 123
• 9.2 レーリーの線形安定論 / 125
• 9.3 ベナール=レーリー型対流のエネルギー論 / 132
• (1) 密度成層流体のエネルギー方程式 / 132
• (2) 線形安定論の物理的意味 / 134
• 9.4 定常状態の形成 / 137
• 9.5 ベナール=レーリー型対流の実験 / 141
• 10章 回転流体と密度成層流体の類似性
• 10.1 回転系の平面クエット流と鉛直壁を加熱されて生じる熱対流の類似性 / 145
• 10.2 慣性波と内部重力波 / 149
• 10.3 慣性不安定と鉛直対流 / 151
• <3部 回転と密度成層が同時に存在する流体の性質>
• 11章 回転成層流体の静力学
• 11.1 剛体回転を行なう密度成層流体 / 157
• 11.2 コリオリパラメーター / 159
• 11.3 剛体回転に近い順圧の密度成層流体 / 161
• 11.4 温度風平衡 / 165
• 12章 地衡流調節
• 12.1 慣性重力波 / 169
• 12.2 初期に水面の起伏が与えられた場合の地衡流調節 / 172
• 12.3 初期に流速のみ与えられた場合の地衡流調節 / 174
• 12.4 ロスビーの内部変形半径 / 175
• 12.5 大気と海洋における地衡流調節 / 177
• 13章 回転成層流体のスピンアップ
• 13.1 問題の設定 / 181
• 13.2 基礎方程式 / 182
• 13.3 内部領域の力学 / 184
• 13.4 境界層の力学 / 186
• 13.5 スピンアップ時間 / 188
• 13.6 内部領域の流れの構造 / 189
• 14章 ロスビー波(惑星波)
• 14.1 非発散(順圧)のロスビー波 / 194
• 14.2 発散順圧のロスビー波 / 199
• 14.3 内部ロスビー波 / 201
• 14.4 自然界のロスビー波 / 205
• (1) 偏西風の蛇行 / 205
• (2) 陸棚波 / 207
• (3) 大気・海洋中の中規模の孤立した渦巻き / 208
• 15章 傾圧不安定
• 15.1 回転成層流体の静力学的安定性 / 212
• 15.2 準地衡流におけるポテンシャル渦度保存則 / 214
• 15.3 傾斜対流の水平スケール / 218
• 15.4 傾圧不安定における渦巻きの生成 / 220
• 15.5 イーディーの線形安定論 / 222
• 15.6 傾斜対流の流体実験 / 226
• 参考文献 / 230
• 付録1. 本書で使用した主な記号の説明 / 237
• 2. 群速度の実験に使う補助図 / 241
• 索引 / 243

「国立国会図書館デジタルコレクション」より