インドネシア域の赤道大気における積雲対流・大気波動の観測に関する共同研究

1996 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 07044082
• 研究種目: 国際学術研究
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 共同研究
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 津田 敏隆 京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (30115886)
• 研究分担者: REID I.M アデレイド大学, 物理数学学科, 講師 ; SOEGIJO J インドネシア航空宇宙庁(LAPAN), 研究主幹 ; VINCENT R.A アデレイド大学, 物理数学学科, 教授 ; WIRYOSUMARTO H インドネシア航空宇宙庁(LAPAN), 長官 ; 橋口 浩之 京都大学, 超高層電波研究センター, 特別研究員 ; 足立 樹泰 京都大学, 超高層電波研究センター, COE非常勤研究員 ; 渡辺 明 福島大学, 教育学部, 助教授 (70114006) ; 前川 泰之 大阪電気通信大学, 教授 ; 中村 卓司 京都大学, 超高層電波研究センター, 助手 (40217857) ; 山本 衛 京都大学, 超高層電波研究センター, 助教授 (20210560) ; 山中 大学 京都大学, 超高層電波研究センター, 助教授 (30183982) ; 佐藤 亨 京都大学, 工学部, 助教授 (60162450) ; 深尾 昌一郎 京都大学, 超高層電波研究センター, 教授 (30026249)
• 研究期間 (年度): 1995 – 1996
• キーワード: 赤道大気 / 積雲対流 / 境界層レーダー / 流星レーダー / 対流圏界面 / ケルビン波 / インドネシア域 / 大気波動 / semi-annual oscillation

研究概要

産業活動等で生成された化学物質は赤道域において対流圏から成層圏に運ばれて、大規模運動によって地球全体の中層大気に拡散され地球環境変化をもたらす。とくにインドネシア赤道域は活発な積雲対流活動によって上記の輸送や運動を駆動していると考えられる為、同地域の上空の対流や大気波動などの力学を詳細に観測することが重要となる。本研究では、東経130度付近で赤道をまたいだ位置関係にある日本・オーストラリア・インドネシアの3国の共同で、地球環境変化の動力源であるインドネシア域の赤道大気の振る舞いをレーダー・ラジオゾンデなどを用いて観測することを主目的とした。
観測は、インドネシア・ジャワ島ジャカルタ郊外およびバンドン、カリマンタン島のポンティアナの3箇所で行なった。ジャカルタ郊外では1992年より運転を行なっているPUSPIPTEK観測所において境界層レーダーによる高度5kmまでの境界層および下部対流圏の風系・乱流強度、降雨エコー等の観測、および流星レーダーによる高度70〜110kmの風系・温度変化の観測を継続して行い、数年スケールの年々変動まで議論できるようデータを蓄積した。さらに、バンドンではラジオゾンデを用いた高度35kmまでの風速、温度、湿度の観測を毎日継続する外、乾季・雨季のキャンペーン観測を行い、赤道域の対流圏・成層圏の貴重なデータを収集した。また、カリマンタン等の赤道直下ポンティアナにおいて95年11月より中波レーダー観測を開始し、高度70〜100kmの風系のデータを連続的に取得した。また、同場所において雨季のラジオゾンデ観測を行い、赤道直下の高度35kmまでのデータを約2ケ月間行なった結果、下層から中層大気ほぼ全域にわたる赤道大気の貴重なデータを集積した。これらの結果は互いに比較する外、とくにCADRE(赤道域大気力学過程国際協同観測)計画参加の他のレーダー・ラジオゾンデ・衛星などの観測結果や客観解析データなどと比較を行なって、単点観測では得られない水平構造の情報などを得て積雲対流の構造やグローバルな大気波動・構造を研究した。
境界層レーダーで観測と客観解析で得られた風速を比較し、両者が比較的良く一致することを示し、レーダーによる一点観測データが広い範囲を代表していることを示した。また、レーダーで得られた風速変動の周波数パワースペクトルを求め、スペクトルの傾きが中緯度域では周波数の_-5/3乗であるのに対して、赤道域では_-1乗であること、スペクトル強度が雨季の方が乾季の約2倍であること、東西成分に10日振動が、南北成分に4日振動が卓越することなどを見出した。衛星観測データなどから、10日振動はケルビン波的な構造をもつ超雲団の活動に関係しており、4日振動は混合ロスビー重力波あるいは西進する慣性重力波により変調された雲団の活動に関係する両方の場合があることが分かった。さらに、力学モデルを用いた赤道域境界層の数値シミュレーションを行い、結果が境界層レーダー観測結果に矛盾しないことを確認した後、日中の境界層最高高度と地表面温度との関係を与える近似公式を導出した。
一方、ラジオゾンデ観測からは対流圏界面が強いケルビン波によって高度変調されることや、それらが対流圏の雲頂高度の影響を強く受けていること、これらが成層圏・対流圏の物質輸送に寄与しているであろうことなどが見出された他、潮汐や赤道波・重力波の伝搬の様子が詳細にとらえられた。
また、高度70km以上の中間圏ではいわゆる中間圏SAOと呼ばれる赤道域特有の半年周期振動が強い2年周期変動を示すことが見られ、その西向き風の最大時に伴って、種々の大気波動が励起されること、大気潮汐波にも同様の年々変動が見られることなどが見出された。また、これまで観測の少なかった1日周期潮汐波の顕著な活動がみられ、最近のモデルとの比較から太陽同期潮汐の重要性を確認した。さらに、2日周期波、高速ケルビン波などの波動のグローバル構造を明らかにし、その運動量フラックスから中層大気上部の大気循環に大きな影響を与えていることを示唆する結果が得られた。さらに、赤道付近では顕著な30〜60日振動が見出された。これらの観測結果は、赤道中層大気が予想以上に下層の大気の影響を受けていることを示すもので、赤道域の活発な積雲対流の駆動力の大きさを示すものであると理解できる。

研究成果

• [文献書誌] H.Hashiguchi: "Observations of the planetary boundary layer over equatorial Indonesia with an L-band clear-air Doppler radar:Initial results" Radio Sci. 30. 1043-1054 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "Diurnal variations of the planetary boundary layer observed with an L-band clear-air Doppler radar" Boundary Layer Meteorol. 74. 419-424 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "Boundary layer radar observations of the passage of the convection center over Serpong.Indonesia(6°S,107°E)during the TOGA COARE intensive observation period" J.Meteorol.Soc.Japan. 73. 535-548 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Tsuda: "A Preliminary Report on Observations of Equatorial Atmosphere Dynamics in Indonesia with Radars and Radiosondes" J.Meteorol.Soc.Japan. 73. 393-406 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] M.D.Burrage: "Validation of mesosphere and lower thermosphere winds from the high resolution Doppler imager on UARS" J.Geophys.Res. 101. 10365-10392 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] C.E.Meek: "Global study of northern hemispheric quasi-2-day wave events in recent summers near 90km altitude" J.Atmos.Terr.Phys. 58. 1401-1411 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "An overview of the planetary boundary layer observations over equatorial Indonesia with an L-band clear-air Doppler radar" Beitr.Phys.Atmosph. 69. 13-25 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Tsuda: "Observations of diurnal oscillations with a meteor wind radar and radiosondes in Indonesia" J.Geophys.Res. (印刷中).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] T.Nakamura: "Short period fluctuations of the diurnal tide observed with low-latitude MF and meteor radars during CADRE:Evidence for gravity wave/Tidal interactions" (印刷中).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] A.Shimizu: "Characterisctics of Kelvin waves and gravity waves observed with radiosondes over Indonesia" J.Geophys.Res. (印刷中).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] D.Riggin: "Radar observations of a 3-day kelvin wave in the equatorial Mesosphere" J.Geophys.Res. (印刷中).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "Observations of the planetary boundary layr over equatorial Indonesia with an L-band clear-air Doppler radar : Initial results" Radio Sci.30. 1043-1054 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "Diurnal variations of the planetary boundary layr observed with an L-band clear-air Doppler radar" Boundary Layr Meteorol.74. 419-424 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "Boundary layr radar observations of the passage of the convection center over Serpong, Indonesia (6ﾟS,107ﾟE) during the TOGA-COARE intensive observation period" J.Meteorol.Soc.Japan. 73. 535-548 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tsuda: "A Preliminary Report on Observations of Equatorial Atmosphere Dynamics in Indonesia with Radars and Radiosondes" J.Meteorol.Soc.Japan. 73. 393-406 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.D.Burrage: "Validation of mesosphere and lower thermosphere winds from the high resolution Doppler imager on UARS" J.Geophys.Res.101. 10365-10392 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] C.E.Meek: "Global study of northern hemispheric quasi-2-day wave events in recent summers near 90 km altitude" J.Atmos.Terr.Phys.58. 1401-1411 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Hashiguchi: "An overview of the planetary boundary layr observations over equatorial Indonesia with an L-band clear-air Doppler radar" Beitr.Phys.Atmosph.69. 13-25 (1996)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Tsuda: "Observations of diurnal oscillations with a meteor wind radar and radiosondes in Indonesia" J.Geophys.Res.(In Print).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] T.Nakamura: "Short period fluctuations of the diurnal tide observed with low-latitude MF and meteor radars during CADRE : Evidence for gravity wave/Tidal interactions" J.Geophys.Res.(In Print).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] A.Shimizu: "Characteristics of Kelvin waves and gravity waves observed with radiosondes over Indonesia" J.Geophys.Res.(In Print).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] D.Riggin: "Radar observations of a 3-day kelvin wave in the equatorial Mesosphere" J.Geophys.Res.(In Print).
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より