2018 Fiscal Year Annual Research Report
成層圏における惑星波下方伝播生起メカニズムの解明と対流圏への影響評価
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18H01280
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
向川 均 京都大学, 理学研究科, 教授 (20261349)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
廣岡 俊彦 九州大学, 理学研究院, 教授 (90253393)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 惑星規模波 / 下方伝播 / 成層圏 / 不安定性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度は以下の項目について研究を行った。
（1）長期再解析データ及び衛星データの解析：気象庁55年長期再解析データ(JRA-55)を用いて、1958年から2016年の期間の、冬季北半球成層圏で生じた惑星波の顕著な下方伝播事例を抽出し、下方伝播が生じた経度帯に基づき分類した。その結果、80％以上の事例が西経135度から東経0度の経度帯で生起していることがわかった。下方伝播の生起は、この経度帯のやや西方に当たる、180度付近を中心とする経度域に存在するアリューシャン高気圧の盛衰と密接に関連していることがわかった。
（2）中層大気力学モデルの構築：できるだけ簡略化した中層大気力学モデルを構築するため、準地衡風渦位方程式に基づく多層球面モデルの作成を目指した。まず、β平面準地衡風渦位方程式を用いて中層大気領域を含む多層モデルを構築し、傾圧的な平均東西風を基本場として与えた場合の、線形安定性解析を実施した。また、モデルの下部境界条件を工夫して設定することにより、対流圏中下層に存在する総観規模の傾圧不安定擾乱を除去可能であることを確認した。一方、Kuroda(1996)の定式化を用いることにより、準地衡風方程式系を比較的容易に球面に拡張することが可能であることを確かめた。
（3）最近発生した成層圏突然昇温時の成層圏循環の安定性解析：すでに構築した球面順圧渦度方程式を用いて、比較的最近に発生した成層圏突然昇温（SSW）時における成層圏循環の安定性解析を実施した。その結果、例えば、2018年12月に生じた波数1型のSSWでは、その発生時に中部成層圏循環は不安定で、比較的大きな成長率を持つ局在化した構造を持つ東西波数3の不安定モードが出現することが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
準地衡風渦位方程式に基づく多層球面モデルの作成に目処が立った。また、長期再解析データを用いた惑星規模波下方伝播の解析は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は、以下の項目について研究を推進する。
（１）長期再解析データ及び衛星データの解析：長期再解析データやAura MLS衛星観測データを用いて抽出した、1958年から2016年の冬季北半球成層圏で生じた惑星波の顕著な下方伝播事例に対し、下方伝播が生じた経度帯に基づき分類し、類型ごとにコンポジット解析を行う。それに基づき、下方伝播が生じる大循環場の特徴とその要因、下方伝播により引き起こされる対流圏循環への影響などを詳細に調べる。
（2）中層大気力学モデルの構築と数値実験：準地衡風方程式に基づく球面多層中層大気力学モデルの構築に取り組む。一方、冬季北半球成層圏で生じた惑星波の顕著な下方伝播事例について、球面渦度方程式を用いて成層圏循環場の線形安定性解析を行い、下方伝播の生成と成層圏循環の力学的安定性との関係について考察する。さらに、いくつかの顕著な下方伝播事例については、構築した球面多層中層大気力学モデルを用いて線形安定性解析を行い、不安定モードの鉛直構造などについて解析する。
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