本研究では、大規模な水平シアや渦などの流れの中で 熱対流がどのような働きをするのかを 線型安定性理論と非線型数値計算により調べた。

まず、水平方向に一様なシアを持つ単純平面なクエット流の中で どのような対流が卓越するのかについて線型論によって 様々なテイラー数Ta 及びレイノルズ数Re のもとで解析を行なった。 その結果、いずれの場合もおよそ流れの方向を向いたロール状の対流が卓越し、 特に0 < Ta < Re 2 のときは慣性不安定を伴い、 対流の臨界レイリー数が減少することが分かった。 また、例外的な場 合として、Re 2 ≪ Ta のとき、 境界付近に捕捉されたセル状の対流がロール状対流よりも不安定となることが分かった。

次に、非線形モデルによる時間発展計算を行なった。 平面クエット流のもとでは、線型論的に最大成長率を持つロール状対流、 あるいは北東-南西に傾いた ロール状対流が、 基本場のシアを強める働きをすることが確認された。 また、基本場が南北方向に波型のプロファイルを持つ東西ジェットのもとでも計算を行った。 その結果、粘性の効果により順圧不安定に対して安定な固有モードであっても、 対流から供給されるエネルギーをもとにこの固有モードが成長し、 維持されるという興味深い現象が見られた。