人工衛星の海面高度データによる太平洋の季節変化と年々変化の研究

• 研究課題/領域番号: 07640578
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋・陸水学
• 研究機関: 九州大学 (1997); 東京大学 (1995-1996)
• 研究代表者: 和方 吉信 (和方 吉伸) 九州大学, 応用力学研究所, 教授 (90201871)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1997
• 研究課題ステータス: 完了 (1997年度)
• 配分額: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円); 1997年度: 500千円 (直接経費: 500千円); 1996年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
• キーワード: 人工衛星 / TOPEX / POSEIDON / 海面高度 / ケルビン波 / ロスビー波 / ケルピン波 / 季節内振動 / 太平洋 / 季節変化 / GEOSAT / 海洋大循環 / データ同化

研究概要

本研究ではTOPEX/POSEIDON衛星の海面高度データを利用し、太平洋に於ける波動の伝播特性について研究を行った。赤道域では東進するケルビン波を、中緯度では西進する傾圧ロスビー波を検出することができた。これらの波動の存在は、波動伝播の規則性から、気象に於ける天気予報のような海洋予報の可能性を示唆するものである。そこで、第一の研究として、海洋大循環モデルを用いナッジング法によるデータ同化を試みた。普通のシミュレーションでは波動の生成は再現できるものの、モデル内の波動が正しい伝播速度を持たないために、時間の経過と共に観測からずれを生ずる。しかし、同化した後では、伝播の段階で常に海面高度により補正を受け、より良い結果を得ることができた。
赤道域では、季節内変動と呼ばれる40〜50日の風の変動による海洋の応答を、高分解能な海洋大循環モデルを用い数値シミュレーションを行った。そして、海洋ケルビン波の3次元構造を明らかにした。従来の理論計算の結果とは異なり、背景場の空間的な構造の変化により、波動の温度構造は赤道を挟み二つのピークが存在し、また速度は上下に2段構造をしていることがわかった。また、海洋ケルビン波の伝播速度は、従来の研究では、海洋を鉛直方向のにモード展開したときの第一モードの固有値として理解されていた。しかし、季節内変動などのように短い時間スケールの応答は、モードとしてではなく海面と温度躍層の間に捕捉された波動として理解できることを提案した。このことを、無限に深い海(下部境界条件に放射境界条件を採用)に於いて、海面から波動を励起すると、強制の移動速度が観測で得られる波動の位相速度に一致すると、共鳴的な応答を示すことから説明を行った。また、下方に漏れるエネルギー量を計算することにより、ケルビン波の減衰時間を導出した。