| 研究課題/領域番号 |
17J03536
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
南原 優一 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | 大気重力波 / 中層大気 / 大気レーダー / 南極気象 |
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| 研究実績の概要 |
2015年10月から2016年9月の1年間に亘るPANSYレーダーのフルシステム観測データに基づいた、対流圏・下部成層圏重力波の統計解析を行った。1年間にも亘る大型大気レーダーの長期連測観測は過去に類を見ない。成果についてまとめたものを、Journal of Geophysical Researchに投稿し、受理された (2018年7月)。
また、重力波は時空間的に極めて間欠的な構造を持つことが知られている。重力波の間欠性の鉛直構造については、数値再現実験による推測しかなされなかったものであり、PANSYレーダーの長期に亘る高時間分解能データを用いることで初めて観測的に明らかになる。2015年10月から2016年9月の1年間の対流圏・下部成層圏の水平運動量鉛直フラックスと鉛直風バリアンスの間欠性について、季節依存性・高度依存性に着目した解析を実施した。背景風による重力波のフィルタリングによる影響と背景風に依存する飽和振幅の影響を示唆する結果が得られている。これらの成果は、EGU General Assembly (2018年4月)と日本地球惑星科学連合大会 (2018年5月) にて発表を行った。
さらに、申請者は第60次南極地域観測隊に参加し、2019年3月14-23日に10日間に亘るPANSYレーダーのFDI観測と同期したラジオゾンデの集中観測と無人航空機による乱流直接観測を実施した。10日間にも亘る長期連続 FDI観測は過去に例がない。南極域での大型大気レーダーと無人航空機を組み合わせた観測としても初めての試みとなる。この観測の実施に先立ち、高サンプリング温度計と風速計を搭載した乱流ロガーを製作し、無人航空機に搭載した試験観測を実施した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2015年10月から2016年9月の1年間に亘るPANSY レーダー観測データを用いて、重力波の間欠性について研究を行った。論文化作業はやや遅れてはいるが、観測は既に実施されており全体としては大きな遅れはない。この研究では、今まで観測的研究がなかった重力波の間欠性の季節変化と鉛直構造について、PANSYレーダーの観測データに基づいた解析をしており、新しい知見を与えると考える。
また、申請者は第60次南極地域観測隊に参加し、2019年3月と8月にそれぞれ10日間に亘るPANSYレーダーのFDI観測と同期したラジオゾンデの集中観測と無人航空機による乱流直接観測を計画している。無人航空機に搭載する高サンプリング温度・風速計ロガーの作成は既に実施しており、観測は計画通りに進んでいる。これらの観測と高解像度モデルを用いた再現実験から、極域対流圏・下部成層圏の重力波と大気乱流の力学的構造が詳らかにされることが期待される。
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| 今後の研究の推進方策 |
重力波は時空間的に極めて間欠的な構造を持つことが知られている。PANSYレーダーの長期に亘る高時間分解能データを用いることで、南極域沿岸部の重力波の間欠性の鉛直構造・季節依存性を調べることが可能となる。特に、重力波の間欠性の鉛直構造については、過去のlong-duration balloonや衛星による観測では調べることができず、数値再現実験による推測しかなされなかったものである。2015年10月から2016年9月の1年間の対流圏・下部成層圏の水平運動量鉛直フラックスと鉛直風バリアンスの間欠性について、季節依存性・高度依存性に着目した解析を実施している。成果をまとめて論文とし、今年度中に学術誌へ投稿する予定である。
また、大気の運動エネルギー・微量成分の輸送には大気乱流による効果が大きいことが知られている。時間・空間スケールの小さい大気乱流の力学的解明には、大気乱流を十分に解像するだけの高精度・高分解能な観測が不可欠である。PANSYレーダーの周波数領域干渉計法(FDI)観測では、PANSYレーダーの定常観測と比べて高度方向にさらに高分解能な大気乱流からの散乱エコー強度の推定が可能となる。申請者は第60次南極地域観測隊として、8月に10日間のPANSYレーダーFDI観測と同期したラジオゾンデ集中観測と無人航空機の乱流直接観測を計画している。昭和基地上空の上部対流圏は冬季 (8月) に大気が力学的に不安定になり乱流が卓越することが知られている。これらの観測に基づいたデータは極域対流圏・下部成層圏の大気不安定をもたらす乱流の特徴的な力学的構造と、その変動を解明すると期待する。
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