中高緯度における成層圏・対流圏間の3次元的物質輸送構造の解明

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08454125
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 山崎 孝治 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 教授 (70270791)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石渡 正樹 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助手 (90271692) ; 塩谷 雅人 北海道大学, 大学院・地球環境科学研究科, 助教授 (50192604)
• Keywords: 物質輸送 / 成層圏・対流圏 / 子午面循環 / 大気大循環モデル

Research Abstract

1 各種大気観測データを用いた成層圏・対流圏間物質輸送過程の解明
全球客観解析データを用いてTEM系での残差子午面循環を求めた。中高緯度での下向き質量フラックスから推定された熱帯域での上向き質量フラックスは概ね冬に大きく夏に小さい季節変化をする。この輸送には冬半球ではプラネタリー波、夏半球側では傾圧波が大きな寄与をしていることがわかった。また、空気粒子を直接追いかける流跡線法でラグランジェ的子午面循環を求めた。
2 力学モデルを用いた低気圧発達に伴う物質輸送・混合過程の再現とその理論的解釈
対流圏と下部成層圏を表現し、低気圧の発達衰弱過程を再現する準地衡風モデルを作成した。このモデルでは、中緯度大気のみを表現できれば良いため、鉛直多層のβチャネルモデルとした。このモデルにおいて、不安定問題や最適励起問題を調べ、擾乱の初期発達に関する予備的実験を行なった。一方、物質混合過程を表現する一つの手法であるカオス的移流理論に関する近年の研究についてもレビューを行なった。
3 大気大循環モデルを用いた成層圏・対流圏間物質輸送交換過程の解明
中層大気における循環及び水蒸気分布の基本形態を調べるため、光化学反応を全く含まない大気大循環モデルによる数値実験を行なった。用いたモデルの分解能は、鉛直32層、水平T21である。最上層は中間圏界面にとってある。年平均・日平均日射分布を与え続けて1000日程度の積分を行なったところ、中層大気では赤道域で西風、中高緯度で東風のパターンが形成された。赤道域から高緯度側へロスビー波の射出が生じることにより循環が維持されていると想像される。成層圏の水蒸気分布はほぼ一様・一定のまま保たれている。