2020 Fiscal Year Final Research Report

Atmospheric/Oceanic General circulations in isentropic/isopicnal vertical coordinates

Research Project

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Project/Area Number	15H02129
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Meteorology/Physical oceanography/Hydrology
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	IWASAKI TOSHIKI 東北大学, 理学研究科, 特任教授 (80302074)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	小林ちあき気象庁気象研究所, 気候・環境研究部, 主任研究官 (20354459) 山崎哲国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 研究員 (20633887) 相木秀則名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60358752) 高谷康太郎京都産業大学, 理学部, 教授 (60392966) 須賀利雄東北大学, 理学研究科, 教授 (70211977) 宮崎和幸国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境観測研究開発センター, 招聘主任研究員 (30435838)
Project Period (FY)	2015-04-01 – 2020-03-31
Keywords	等温位座標による大気大循環の解析 / 等密度座標による海洋大循環の解析 / 加重付等温位面平均 / ボーラス速度 / ラグランジェ平均循環 / 波動平均流相互作用 / 寒気流出現象 / 気候変動
Outline of Final Research Achievements	Although the atmospheric dynamics and oceanic dynamics share many similarities, they have been making individual progresses because of difference in target phenomena. In this project, we compare representations of atmospheric general circulation in isentropic coordinates with those of oceanic general circulation in isopycnal coordinates, and create a new common perspective on wave-mean flow interactions. Under adiabatic condition, atmospheric/oceanic parcels move around on isentropic/isopycnal surfaces, respectively. Then, analyzing collective behaviors of fluid parcels help us to make a description of Lagrangian mean. We study formulations of wave-mean flow interactions based on isentropic/isopicnal coordinates, and consistently interpret transports of mass, heat, angular momentum, minor constituents and so on. Also, we investigate cold outbreak of polar cold airmass under a designated potential temperature from a viewpoint of climate change.
Free Research Field	気象学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	温位座標/密度座標に基づく大気/海洋大循環の解析手法を開発した。質量加重付平均は、流体の正味の変位に対応したラグランジェ平均を示唆し、波動と平均流の相互作用の厳密な表現を可能にした。特に、大気の3次元の質量加重付平均法を開発し、大気に関するボーラス速度や波動の3次元伝播を明らかにした。特定温位以下の寒気の解析手法を開発した。大陸北部・海氷上で形成された寒気は、主に東アジアと北アメリカ東海岸で強い流出現象を起こし、海洋上のストームトラック周辺で温められて消滅する。この手法を用いて、気候変動、異常気象、低緯度・中高緯度相互作用などの様々な視点で、寒気流出現象を解析した。