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大気内部で発生する非地形性慣性重力波の放射メカニズムおよびその特性の理論的解明

Research Project

Project/Area Number 13J08466
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Meteorology/Physical oceanography/Hydrology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

安田 勇輝  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2015)
Budget Amount *help
¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords成層圏極渦 / 成層圏突然昇温 / 熱・統計力学 / 準安定状態 / 力学系 / 縁海 / 自発的放射 / 慣性重力波 / くりこみ群 / 熱統計力学 / ジェット気流 / ダイポール渦 / 特異摂動法 / 準共鳴
Outline of Annual Research Achievements

大気や海洋は様々な時間・空間スケールの運動を含む。そのため、ある現象を理解するためには、その現象に関わる要素を抽出し調べる必要がある。申請者は、理論的な抽出方法に着目し、二つの異なる大気・海洋現象を調べている。
一つ目は、北大西洋の縁海に関する研究である。これらの縁海は、海洋深層水の数少ない生成源であり、気候変動に大きな影響を与える。昨年度は、力学モデルから得られる線形方程式系に修正を行い、理論予測の精度向上を示した。本年度は、昨年度までに得られた結果をまとめて、国際論文誌に発表した。
二つ目は、熱・統計力学の極渦への応用である。極渦とは、冬季極域の成層圏に現れる巨大な孤立渦である。南半球では、極渦がオゾンホール生成の主要因の一つであり、その理解は実際問題としても重要である。極渦は、対流圏起源の波動により常に乱されており、この乱れが大きくなると崩壊する。この現象は成層圏突然昇温 (以下 SSW) と呼ばれる極端気象の一つである。本年度は極渦に熱・統計力学の方法を適用し、SSW の新解釈を明らかにした。具体的に、理論・数値モデル・気象庁再解析データの三つを相互比較し、新解釈を提示した上で、その妥当性を示した。
まず、気象庁55年長期再解析データ (JRA-55) を用いて、簡単な数値モデルの実験結果の妥当性を確認した。具体的に、JRA-55 から得られる SSW 時の渦位分布を平均したものを比較対象とし、数値モデルがこの渦位分布を再現できることを確認した。
次に、熱・統計力学の理論的方法を用いて、数値モデルの実験結果を詳細に調べた。結果として、SSW は準安定状態から平衡状態への遷移と解釈できる可能性が強く示唆された。この結果は複数の国内学会で発表した後、現在、国際論文誌へ投稿準備中である。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2015 Annual Research Report
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2015 2014 2013 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Acknowledgement Compliant: 3 results) Presentation (10 results)

  • [Int'l Joint Research] Woods Hole Oceanographic Institution(米国)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Ecole Normale Superieure de Lyon(France)

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Journal Article] Influences of Time-dependent Precipitation on Water Mass Transformation, Heat Fluxes and Deep Convection in Marginal Seas2015

    • Author(s)
      Yasuda, Y., and M. A. Spall
    • Journal Title

      Journal of Physical Oceanography

      Volume: 45 Issue: 7 Pages: 1822-1842

    • DOI

      10.1175/jpo-d-14-0147.1

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Theoretical Study on the Spontaneous Radiation of Inertia-gravity Waves Using the Renormalization Group Method. Part I: Derivation of the Renormalization Group Equations2015

    • Author(s)
      Yasuda, Y., K. Sato, and N. Sugimoto
    • Journal Title

      Journal of the Atmospheric Sciences

      Volume: 72 Issue: 3 Pages: 957-983

    • DOI

      10.1175/jas-d-13-0370.1

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] A Theoretical Study on the Spontaneous Radiation of Inertia-gravity Waves Using the Renormalization Group Method. Part II: Verification of the Theoretical Equations by Numerical Simulation2015

    • Author(s)
      Yasuda, Y., K. Sato, and N. Sugimoto
    • Journal Title

      Journal of the Atmospheric Sciences

      Volume: 72 Issue: 3 Pages: 984-1009

    • DOI

      10.1175/jas-d-13-0371.1

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Presentation] 再解析データに基づいた球面順圧準地衡モデル実験によるスプリット型成層圏突然昇温の再現2015

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      日本気象学会2015年度秋季大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-10-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 統計力学理論に基づくスプリット型成層圏突然昇温の新解釈2015

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      日本気象学会2015年度秋季大会
    • Place of Presentation
      京都テルサ (京都府京都市)
    • Year and Date
      2015-10-28
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 平衡統計力学の観点からの大気現象「成層圏突然昇温」の考察2015

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      日本物理学会2015年秋季大会
    • Place of Presentation
      関西大学千里山キャンパス (大阪府吹田市)
    • Year and Date
      2015-09-17
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] くりこみ群の方法を用いた重力波の自発的放射メカニズムの物理的解釈2014

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2014年大会
    • Place of Presentation
      パシフィコ横浜 (神奈川県)
    • Year and Date
      2014-04-30
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] Physical Interpretation in the spontaneous radiation of inertia-gravity waves using the renormalization group method2014

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      PANSY研究集会
    • Place of Presentation
      東京大学本郷キャンパス (東京都)
    • Year and Date
      2014-03-10
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] EXAMINATION OF RESPONSE OF THERMOHALINE CIRCULATION TO CHANGES IN PRECIPITATION IN A TWO-DIMENSIONAL DYNAMICAL SYSTEM2014

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      2014 Ocean Sciences Meeting
    • Place of Presentation
      ハワイ・コンベンション・センター (米国)
    • Year and Date
      2014-02-26
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] A Theoretical Study on the Spontaneous Radiation of Inertia-gravity Waves Using the Renormalization Group Method.2014

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      Eddy-Mean-Flow Interactions in Fluids
    • Place of Presentation
      カリフォルニア大学サンタバーバラ校 (米国)
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] A Theoretical Examination for the Spontaneous Radiation of Inertia-gravity Waves Using/the Renormalization Group Method2013

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      RIMS International Conference on Zonal Flows in Geophysical and Astrophysical Fluids
    • Place of Presentation
      関西セミナーハウス (京都府)
    • Year and Date
      2013-11-07
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] くりこみ摂動法を用いた重力波の自発的放射メカニズムの理論的解明2013

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2013年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ国際会議場(千葉県)
    • Year and Date
      2013-05-22
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] くりこみ摂動法を用いた孤立渦対中における慣性重力波の自発的放射メカニズムの理論的解明2013

    • Author(s)
      安田勇輝
    • Organizer
      日本気象学会2013年度春季大会
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター (東京都)
    • Year and Date
      2013-05-18
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

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Published: 2014-01-29   Modified: 2024-03-26  

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