| 研究課題/領域番号 |
20H01976
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分17020:大気水圏科学関連
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| 研究機関 | 京都産業大学 |
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研究代表者 |
高谷 康太郎 京都産業大学, 理学部, 教授 (60392966)
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| 研究分担者 |
菅野 湧貴 一般財団法人電力中央研究所, サステナブルシステム研究本部, 主任研究員 (10826978)
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)
木下 武也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究センター), 研究員 (20648638)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2022年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2021年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2020年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
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| キーワード | 対流圏・成層圏大気循環結合 / ブロッキング現象 / 気候システム / ブリューワ・ドブソン循環 / 寒気形成・寒気流出 / 対流圏・成層圏力学結合 / 停滞性ロスビー波活動に伴う物資輸送 / 等温位面上における解析手法 / 波と平均流相互作用 / 全球アンサンブル再解析データセット / 寒気流出経路 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
対流圏・成層圏大気循環力学結合（対流圏・成層圏結合）とは、対流圏の大気循環が一方的に成層圏大気循環に影響を与えるのみでなく、逆に成層圏の循環が対流圏に影響を与えることである。いわば、「犬（対流圏）が尻尾（成層圏）を振るだけでなく、尻尾が犬を振ることもある」のが、対流圏・成層圏結合である。しかしながら、その力学的・熱力学的なメカニズムは未だに不明で、気候システムの理解の妨げになっている。そこで本研究は、対流圏・成層圏結合を、伝統的な等圧面上の２次元構造の枠組みではなく、新しく等温位面上の３次元的過程として捉え、対流圏・成層圏結合の力学と熱力学的メカニズムを包括的に明らかにする事を目的としている。
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| 研究実績の概要 |
研究代表者の高谷は、対流圏・成層圏力学結合の研究の一環として行った共同研究の成果として、2019／2020年冬季の東アジアの異常暖冬のメカニズムについて、学術論文を出版した。高谷はデータ解析の力学的議論の部分を担当し、今後の対流圏・成層圏結合の研究に向けて重大な知見を得ることが出来た。また、本研究により得られた理論的成果を地球外惑星に適用した論文も出版し、得られた理論の一般性を確認することが出来た。
研究分担者の木下は、2021年度投稿した停滞性ロスビー波活動に伴う物資輸送に関する論文の改訂を行い、無事受理された。その後、上部対流圏の大気大循環および夏季モンスーン期における擾乱活動の3次元構造を決める要因を探るべく、新理論を用いた解析を進めている。
研究分担者の山崎は，等温位面上における解析手法を ALERAに適用した．そこでは、成層圏突然昇温に伴うアンサンブルのゆらぎ（スプレッド）の先駆的増幅についての機構を成層圏・対流圏結合系の枠組みで調査した．
研究分担者の菅野は，北半球全域で暖冬であった2019/20年冬季の大気循環場について，温位座標を用いた解析を行い，波と平均流相互作用の観点から，異常な暖冬の発生メカニズムを明らかにした．この成果をまとめた論文が2022年1月に日本気象学会の論文誌SOLAに掲載された．
このように、コロナ流行の悪条件のもと、本科研費参加の4名で密接な連絡を取りながら、それぞれ割り当てられた役割の中で順調に成果を上げている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
研究代表者の高谷は、コロナ禍において、国内に幅広い共同研究体制を構築し、対流圏・成層圏力学結合の研究に資する解析例として、2019／2020年冬季の東アジアの異常暖冬に関するメカニズムを対象に共同研究を行った。コロナ流行の深刻な状況の中、解析を進め、その成果を学術論文として出版することが出来た。また、本研究により得られた理論的展開は、地球のみならず、地球外惑星にも有効な一般的なものである。実際、本理論を金星の大気データに適用し、本理論が幅広く有効であることを証明することに成功した。
研究分担者の木下は、米国から帰国後もオンライン会議等を通じ、研究を進めてきた。今年度は主に投稿論文の改訂に時間を費やすこととなったが無事受理された。また解析手法の確立に向けた研究を行い、学会等で発表、論文化を進めている。
研究分担者の山崎は、コロナ禍でもオンライン会合などを通じて議論や調査を進め，本研究課題の解析手法をALERAに適用して，研究結果を得た．この研究について，論文化を進めた．
研究分担者の菅野は、温位座標に基づく大気大循環解析と寒気解析を用いて，冬季の異常な高温場の形成メカニズムの調査を進めた．中緯度の波活動度と東アジアを含む中緯度全域で寒気流出の弱化，成層圏極渦の強化の関係を明らかにし，成層圏と地上の寒気流出との関係の解明が当初の予定通り進んでいる．
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| 今後の研究の推進方策 |
本年に出版した研究成果をさらに発展させ、対流圏・成層圏結合の力学の解明に結びつける。さらに、対流圏・成層圏結合の理論的理解を目指し、擾乱エネルギー時間発展に関する新しい理論を完成させる。
研究者分担者の木下は、引き続き、上部対流圏の大気大循環の3次元構造および夏季モンスーン時期における擾乱活動に焦点を当てた解析を進め論文にまとめ投稿する。投稿論文の改訂を行い、受理を目指す。
研究分担者の山崎は、研究によって得られた結果をまとめて論文化を進める．さらに，観測インパクトを評価する実験を行なって，成層圏・対流圏結合がブロッキングを介してどのように観測インパクトを伝播・増幅させ得るのかについて追加の調査を行う．
研究分担者の菅野は、異常気象となった一冬について，対流圏の波動活動，成層圏極渦の変動，地表の寒気流出の関係を明らかにしたので，統計的な観点から，成層圏の循環変動と寒気流出の関係について調査し，メカニズムの理解を深めていく．
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