2020 Fiscal Year Research-status Report
Role of the turbulent mixing on the vertical distribution of minor constituents and the thermal budget around the UTLS region
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19K14791
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高麗 正史 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 助教 (80733550)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 乱流エネルギー散逸率 / 大気レーダー / 極域中間圏冬季エコー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、南極の大型大気レーダーによって推定された乱流エネルギー散逸率に基づいて、極域冬季中間圏エコーに基づく中間圏の乱流パラメータの年々変動についての研究を実施した。
研究代表者はこれまで、大型大気レーダー観測に基づく乱流エネルギー散逸率の推定を行い、対流圏・下部成層圏 (高度1.5km～20km)、及び中間圏 (高度50~80km) のエネルギー散逸率の季節・高度変化を明らかにしてきた。今回、2019年9月に南半球で発生した成層圏突然昇温に伴う、中間圏のエネルギー散逸率、及び、極域中間圏冬季エコーの変動を調査した。昇温発生後に冬季エコーの出現頻度は著しく低下し、また、昇温発生後のエネルギー散逸率は、昇温発生前及び、昇温が発生していない年と比べて、有意に小さいことが判明した。冬季エコーの出現には強いエネルギー散逸率が必要であり、突然昇温に伴うエネルギー散逸率の低下により、冬季エコーの出現頻度が低下したと考えられる。次に、乱流エネルギー散逸率が低下した要因を考察した。中間圏の乱流生成の主要因は大気重力波の砕波であり、成層圏の昇温に伴い重力波の鉛直伝播特性が変調されたことが、エネルギー散逸率の低下を説明すると考えられる。それを検証するために、重力波の砕波条件を表す「臨界円」に基づく重力波伝播特性の診断手法を考案し、今回の事例に適用した。その結果、突然昇温の発生に伴い、重力波が伝播しにくい背景風速場となっていることが、明瞭に示された。
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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
大型大気レーダーによるフルシステム観測は、これまでに５年半以上のデータの蓄積があり、それを活用することにより、南極中間圏の乱流エネルギー散逸率の年々変動を示すことができた。このように年々変動まで調べた研究はこれまでになく、世界初の成果といえる。
一方で、対流圏界面高度の力学解析についても並行して研究を進めている。熱帯対流圏界面の季節変化について、先行研究であまり考えられていない「波の非定常性」の効果の重要性を示唆する結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで、PANSYレーダーのエコースペクトル幅に基づき、対流圏・下部成層圏、及び中間圏における乱流エネルギー散逸率の高度・季節変化を明らかにしてきた。今後は、(i) ブリザードを引き起こすような総観規模低気圧、(ii) Polar lowを含めたメソスケール低気圧、(iii) 対流圏界面折れ込み現象といった南極域固有の気象現象について、５年以上にわたるレーダー観測に基づき、乱流エネルギー散逸率による特徴づけを行う。南極域の混合過程の動態を明らかにし、混合過程に伴う物質輸送の定量化を目指す。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスの流行に伴い、国内・国際学会の現地開催がほとんど行われず、旅費の支出がほとんどなかった。現在、投稿済み論文について条件付き受理の連絡が届いており、次年度初頭に投稿料として使用する見込みである。
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