準地衡風楕円体渦周辺のカオス混合

摘要

地球流体中には秩序渦構造が存在し，その相互作用が乱流動力学ばかりでなく，スカラー輸送現象を支配する．Meacham (1992)とMeachamら(1994)は準地衡風方程式の非定常厳密解（一様ポテンシャル渦度の楕円体渦領域解）を求めた．本論文では，楕円体渦領域近傍におけるスカラー輸送現象を，Melnikov関数による解析と数値計算によって調べる．傾斜回転楕円体渦は鉛直軸周りに定常回転するため，回転座標系でみると，スカラー量は閉じた流線に沿って移送され，混合が起きない．しかし，流線の中にホモクリニック軌道やヘテロクリニック軌道が存在し，微小な撹乱が加わるとそれらの軌道の周辺にカオス的な混合が生じる．