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対流圏-成層圏結合気候システムの性質をよりよく理解するために、簡略(理想)化した全球大気循環モデルを用いた数値シミュレーション(実験)とデータ解析を行った。最も基本となる対流圏-成層圏システムをモデル化するため、地表の境界条件は東西一様に平らな陸と設定した。この設定では、場合により、傾圧擾乱(温帯低気圧)の非線型効果により惑星規模の擾乱(惑星波)が対流圏で励起され、成層圏に伝播する。このような惑星波は、この理想的な状況では対流圏の影響を成層圏に及ぼすのに決定的な役割を果たす一方、その力学は十分には理解されていない。今年度は、このような惑星波の挙動(対流圏での励起や成層圏に伝播していく様子)やその結果生じる成層圏の顕著イベントに注目する数値実験・解析を進めた。モデルランは所属先の情報処理センターで実行し(課金なし)、データ解析は手元のマシンで行った。
モデルで再現される系の変動の様子が実験設定パラメータに依存するかを予備実験により精査した。検討したパラメータは、水平分解能、基本温度場の影響、温度緩和・上層摩擦の時間スケール、対流パラメタリゼーションの影響、数値拡散、などである。次に、上記の実験設定パラメータを最も一般(現実)的と思われるものに固定して、モデルの長時間ランを実行した。このデータサンプルを用いて、惑星波の挙動に関する力学的診断解析を行った。モデルランにおいて顕著な成層圏イベントをいくつか特定し、事例解析により、それらが対流圏から流入してくる惑星波活動により生じることを見た。さらに、この惑星波イベントの対流圏起源を準地衡渦位方程式に基づいて診断した結果、波動間の非線型相互作用により惑星波の活動が強化される結果を得た。特に後半部について論文を現在準備中で、日本気象学会気象集誌に近々投稿予定である。
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