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2016 年度 実施状況報告書

中層大気上部の重力波活動及びそれに伴う大気大循環の3次元構造の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15K21673
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

木下 武也  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 大気海洋相互作用研究分野, 研究員 (20648638)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
キーワード大気重力波 / 潮汐波 / 大気力学
研究実績の概要

研究代表者は、対流圏や成層圏に比べ観測領域や分解能が乏しく、未解明な現象が多い中間圏から下部熱圏における重力波活動に伴う循環場の3次元構造を明らかにすべく研究を進めている。今年度は昨年度に引き続き、アラスカPoker Flat (65N, 147W)およびTromso (70N, 19E) MF radar 長期観測データ、気象再解析モデルデータを用いてKinoshita et al. (2015) で観測された短周期重力波の運動エネルギーの半日周期成分が半日潮汐波の位相に追随する現象を明らかにすべく解析を行った。その結果、上記の位相追随現象は、2つの地点および夏季と冬季において、それぞれ異なる特徴を持つことがわかった。また冬季において、この位相追随現象が頻繁に生じていることも10年間のコンポジット解析により明らかになった。研究代表者は、以上の結果を論文にまとめるとともに、異なる特徴の成因が成層圏の極渦の構造と重力波のクリティカルレベルによるものと考え、現在共著者と論文の投稿に向け、議論を行っている。
一方で、潮汐を含めた背景場に焦点をあてた重力波活動に伴う背景場の変調に関する研究を進めている。今年度はアラスカPoker Flat MF radar長期観測データを使用し、位相追随現象時における潮汐を含む背景場の振幅の変動を解析するとともに、地球全球大気モデルGAIAデータを使用し、位相追随現象が地球全球で生じているか調べた。得られた結果をまとめ学会にて発表を行った。
最後に、中間圏の波は振幅が大きいため、より正確に波活動を調べるためには有限振幅波においても適用可能な3次元理論の構築が必要であった。申請者は温位座標における波と平均場の相互作用を記述する質量重み付き平均系に着目し、有限振幅波にも適用可能な3次元波活動度フラックスの導出に成功し、結果をまとめ論文化した。

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

研究代表者は、中間圏の重力波活動及びそれに伴う大気循環の3次元構造を明らかにすべく研究を進めている。今年度は、Poker FlatおよびTromosで観測されている中間圏風速データを用いた研究を進め、論文化に向け共著者と議論を行っている。今年度中の投稿とはならなったが議論を重ねることで、より深い内容の論文として投稿予定である。一方で、3次元理論においては、有限振幅波に適用可能な3次元波活動度フラックスの導出に成功しており、論文化されている。以上の理由より申請者の研究はおおむね順調に進行しているといえる。

今後の研究の推進方策

今年度に引き続き潮汐を含めた背景場に焦点をあて、重力波活動に伴う背景場の変調の詳細を明らかにすることを目指す。研究代表者は、昨年度の解析で使用した地球全球大気モデルGAIAデータにおいて、Poker Flat MF radarで観測されている中間圏風速データで見られた位相追随現象が再現されているか調べたところ、振幅は弱いものの追随現象確認した。そこで今後は、風速以外の物理量を用いて、全球における重力波活動と潮汐の関係を太陽同期・非同期成分に着目して調べ、背景場への影響を詳細に解析する。また、Poker FlatおよびTromos MF radar長期観測データを用いた研究結果に対する議論をまとめ論文化を目指す。解析を進めていく中で3次元理論の拡張を行う必要が生じた場合、例えば温位座標における3次元残差流の導出等、観測研究と並行して理論研究も進める予定である。

次年度使用額が生じた理由

今年度中に出版を予定していたPoker FlatおよびTromso MF radar観測データを用いた重力波活動と潮汐のカップリングに関する研究について共著者と議論を重ねた結果、今年度は投稿せず、さらに解析を進めより深い内容の論文として次年度投稿することとなったため。

次年度使用額の使用計画

Poker FlatおよびTromso MF radar 観測データを用いた重力波活動と潮汐のカップリングに関する研究、地球全球大気モデルGAIAデータを使用した全球の重力波活動に関する研究を論文化し出版予定のため出版費用として使用予定である。(投稿料、別刷り印刷代:その他)
国内学会および国際学会において研究成果を発表し、他の研究者と議論を行い、最新の研究情報を得るため旅費として使用予定である。(旅費、学会参加登録費:その他)

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 4件、 招待講演 1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] A formulation of three dimensional wave activity flux describing wave propagation on the mass-weighted isentropic time mean equation2016

    • 著者名/発表者名
      T. Kinoshita, T. Iwasaki, K. Sato
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 12 ページ: 198-202

    • DOI

      10.2151/sola.2016-040

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] On the three dimensional structure of stratospheric material transport associated with various types of waves2016

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita T., K. Sato
    • 学会等名
      AGU FALL MEETING 2016
    • 発表場所
      米国・サンフランシスコ
    • 年月日
      2016-12-12
    • 国際学会
  • [学会発表] MFレーダー観測およびGAIAモデルデータを使用した中間圏重力波の日内変動に関する研究2016

    • 著者名/発表者名
      木下武也, 村山泰啓, 川村誠治, 陣英克
    • 学会等名
      SGEPSS第140回総会・講演会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2016-11-21
  • [学会発表] 波が作る成層圏物質循環の3次元描像について2016

    • 著者名/発表者名
      木下武也
    • 学会等名
      東京大学大気海洋研究所国際沿岸海洋研究センター研究集会 (大槌シンポジウム)
    • 発表場所
      大槌町中央(城山)公民館(岩手県上閉伊郡)
    • 年月日
      2016-11-06
    • 招待講演
  • [学会発表] 波が作る成層圏の物質輸送の3次元構造について2016

    • 著者名/発表者名
      木下武也, 佐藤薫
    • 学会等名
      日本気象学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2016-10-28
  • [学会発表] A study of 3D structure of stratospheric material transport2016

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita, T., K. Sato
    • 学会等名
      International Symposium on the Whole Atmosphere (ISWA)
    • 発表場所
      東京大学伊藤謝恩ホール(東京都文京区)
    • 年月日
      2016-09-15
    • 国際学会
  • [学会発表] On the three dimensional structure of stratospheric material transport driven by waves2016

    • 著者名/発表者名
      Kinoshita T.
    • 学会等名
      International Workshop: Dynamics and Interactions of the Ocean and the Atmosphere
    • 発表場所
      東北大学(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2016-07-24
    • 国際学会
  • [学会発表] A study of three dimensional structure of stratospheric material transport and ozone2016

    • 著者名/発表者名
      木下武也, 佐藤薫
    • 学会等名
      日本地球惑星連合大会2016
    • 発表場所
      幕張メッセ国際会議場(千葉県千葉市)
    • 年月日
      2016-05-23
    • 国際学会
  • [備考] Kinoshita's Homepage

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/res/ress/t-kinoshita/

  • [備考] JAMSTEC研究者総覧

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/souran/html/Takenari_Kinoshita003913-j.html

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公開日: 2018-01-16  

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