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大気や海洋は様々な時間・空間スケールの運動を含む。そのため、ある現象を理解するためには、その現象に関わる要素を抽出し調べる必要がある。申請者は、理論的な抽出方法に着目し、二つの異なる大気・海洋現象を調べている。
一つ目は、北大西洋の縁海に関する研究である。これらの縁海は、海洋深層水の数少ない生成源であり、気候変動に大きな影響を与える。昨年度は、力学モデルから得られる線形方程式系に修正を行い、理論予測の精度向上を示した。本年度は、昨年度までに得られた結果をまとめて、国際論文誌に発表した。
二つ目は、熱・統計力学の極渦への応用である。極渦とは、冬季極域の成層圏に現れる巨大な孤立渦である。南半球では、極渦がオゾンホール生成の主要因の一つであり、その理解は実際問題としても重要である。極渦は、対流圏起源の波動により常に乱されており、この乱れが大きくなると崩壊する。この現象は成層圏突然昇温 (以下 SSW) と呼ばれる極端気象の一つである。本年度は極渦に熱・統計力学の方法を適用し、SSW の新解釈を明らかにした。具体的に、理論・数値モデル・気象庁再解析データの三つを相互比較し、新解釈を提示した上で、その妥当性を示した。
まず、気象庁55年長期再解析データ (JRA-55) を用いて、簡単な数値モデルの実験結果の妥当性を確認した。具体的に、JRA-55 から得られる SSW 時の渦位分布を平均したものを比較対象とし、数値モデルがこの渦位分布を再現できることを確認した。
次に、熱・統計力学の理論的方法を用いて、数値モデルの実験結果を詳細に調べた。結果として、SSW は準安定状態から平衡状態への遷移と解釈できる可能性が強く示唆された。この結果は複数の国内学会で発表した後、現在、国際論文誌へ投稿準備中である。
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