2019 Fiscal Year Annual Research Report
Clarifying the mechanism of tropical climate variability based on the life-cycle analysis of wave energy in the atmosphere and ocean
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18H03738
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
相木 秀則 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (60358752)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菅野 湧貴 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 学振特別研究員(PD) (10826978)
尾形 友道 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 (60716679)
豊田 隆寛 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (90450775)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 赤道波・ロスビー波 / 熱帯中緯度相互作用 / MJO/ENSO/IOD / 地図上トレース解析 / 季節内から季節間スケール |
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| Outline of Annual Research Achievements |
総観規模の大気海洋波動によるエネルギー伝達経路を世界地図上に初めて同定することは気候学的にも地球流体力学的にも意義のある課題である。従来の診断スキームでは熱帯と中緯度を連続して取り扱うことができなかったためにこの問題は未解決であった。最近の理論研究により、すべての緯度帯について継ぎ目のない診断スキームが開発され、さらにこれは重力波と惑星波が混在する状況でも群速度ベクトルの分布を同定できるという利点がある。Li and Aiki (2020)は、この新しいスキームを用いて、インド洋海洋表層の季節波動のライフサイクルについての初めての解析を行ったところ、モンスーンによって赤道東西流偏差が東向きと西向きの極大となるときに、それぞれケルビン波の東向きエネルギーフラックスが最高潮に達し、これが年に４回起きていることが見出された。またインド洋の西岸の近くでは、ソマリジェットと東アフリカ沿岸流それぞれの季節変動によって、赤道向きのエネルギーフラックスがアフリカ大陸海岸線に沿って生じ、各半球で局所的な低気圧性エネルギー循環を形成することがわかった。エネルギーフラックス の可視化手法についてはHelmholtz分解を適用し、流線関数成分とポテンシャル成分に分けて描画することが有効であることがわかった。Song and Aiki (2020)は熱帯大西洋について、Ogata and Aiki (2019)はインド洋の季節内変動についてLi and Aiki (2020)と同様の解析を行い、継ぎ目のないエネルギー伝達経路という描像を初めて明らかにした。これらは熱帯中緯度相互作用をより深く理解するための基盤として位置づけられる。
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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
本研究チームは情報交換サイトを立ち上げ、定期的にミーティングを実施した。 http://co2.hyarc.nagoya-u.ac.jp/labhp/member/aiki/invepv.html この情報交換サイトでは、エネルギーフラックスの解析ツールを、実現性・正確性に応じて3バージョン構成で開発・配布している。最も実現性の高 い水平2次元版と空間3次元版の解析ツールは既に完成し、これを用いてOgata and Aiki (2019)、Li and Aiki (2020), Song and Aiki (2020)の研究が行われた。豊田・中野は気象研において、MOVE/MRI.COM-G2海洋再解析・予報システムの運用と解析を行っている。尾形は海洋機構においてSINTEX-F CGCMモデル(日欧共同開発)を用いた熱帯短期気候変動(ENSO/IOD)予測システムの運用・解析業務に従事している。これらの結果はToyoda et al. (投稿予定）にまとめられた。名古屋大において福富はJRA- 55/JCDAS大気再解析システムの運用と解析を行い、Fukutomi and Aiki (投稿中）としてまとめられている。最も正確な(4次元空間におけるErtel渦位の逆計算を含む)完全版の解析ツールも完成し、Song and Aiki の2本目の論文として投稿予定である。エネルギーフラックス の鉛直構造を解析できるように進化させた理論論文をAiki et al. (投稿中)としてまとめた。
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| Strategy for Future Research Activity |
季節内スケールについては、(i) MJOのようなケルビン波的構造を持つ大気中の東西循環型擾乱とロスビー波である中高緯度偏西風波動間のエネルギー伝達と、 (ii) 熱帯域内部での異なる種類の波動間の相互作用の両方を加味して考察する。まずこれらを(本研究で適用するエネルギー循環論的アプローチにより)地理的・物理的制約を受けずに定量的に可視化する。次にインド洋域でMJOの初期発達にとって重要な外部波動強制力は中高緯度起源なのか熱帯内起源なのかイベントごとにメカニズムを分類する。この分類結果と背景環境場の因果関係を説明することが、気候変動メカニズムの新しい理解となる。抽出したMJO(BSISO)イベン トに伴うエネルギーの集積と放射の定量的評価と伝達経路の特定を波動エネルギーフラックス解析により行う。こうしてMJO(BSISO)初期発達に先立つ熱帯イン ド洋域外からの擾乱エネルギーの流れを連続追跡することにより、重要な外部波動強制力の起源と種類ごとの相対的重要性を明らかにする。経年変動スケールに ついては、海洋においてMJOとしばしば結合系を形成し、ENSO/IODイベント発生に重要な海洋長周期波動の東西伝播サイクルのメカニズムを、波動エネルギー伝達 経路のトレース解析により明らかにする。ENSO/IODイベントの発達/終息時の海洋長周期波動(赤道ケルビン波、赤道ロスビー波)の東西伝播が成す振動系につい て、海岸線による海洋波動の反射・回折(その後の中緯度波の励起)を考慮して追跡・定量化するのが本研究の特色である。基本的な作業手順はMJOの診断と類似 しているので、チーム内で連携し効率よく作業を進める。波動エネルギーの水平伝達経路の時空間構造を発達・消散時のエネルギー収支への貢献度を定量化する ことにより、過去に提示されたENSO/IOD発達メカニズム群のどれが最も適合するのかを示し、それが業界における新しい指標になるようにする。
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Research Products
(17 results)
