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2019 年度 実施状況報告書

成層圏力学場が気候へ与える影響 -成層圏-対流圏間の力学的結合過程の理解の深化-

研究課題

研究課題/領域番号 18K03743
研究機関九州大学

研究代表者

江口 菜穂  九州大学, 応用力学研究所, 助教 (50378907)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード成層圏対流圏間力学的相互作用 / 熱帯対流圏界面遷移層 / 熱帯気象 / 長期変動 / 数値実験
研究実績の概要

先行研究において、成層圏突然昇温(Sudden Stratospheric Warming; SSW)時に熱帯下部成層圏から上部対流圏が断熱的に降温し、そこでの静的安定度が弱まることで熱帯域の積雲対流活動が活発化することが明らかとなっている [Eguchi et al., 2015]。今年度は全球非静力学モデル (NICAM) の出力データを、熱帯域の積雲対流の海陸差に着目し、解析を実施した。
SSW 発生初期に、アフリカ、南米大陸上の積雲対流活動が活発化した。これは大陸上の積雲対流が熱帯対流圏界面遷移層 (Tropical Tropopause Layer; TTL) に貫入するくらい背が高くかつ孤立的 (数10㎞スケール) であるため、より成層圏の変化に敏感に反応するためと考えられる。また数日後にインド洋の南緯10度付近に帯状 (東西方向) に積雲対流域が形成されていた。ここは海面水温が高く、積雲対流が発生しやすい環境に加え、アフリカ大陸の積雲対流から発生した赤道ケルビン波がTTLに静的不安定領域を付随して東進することによって、積雲対流を伴ったケルビン波 (Convectively coupled Kelvin waves) となったと考えられる。この波が海洋大陸に到達した頃、そこでの積雲対流が活発化した。アフリカ大陸上と海洋大陸・西部太平洋域で積雲対流の活発開始時期が5日程度の差が生じていたことになり、これはSSWによる成層圏南北循環 (Brewer-Dobson循環) 場の下部成層圏の上昇流の強化による効果が積雲対流雲の海陸間で異なること (雲頂高度や組織的か孤立的かの違い、背景のTTL内の環境場の違い等) に加え、アフリカ大陸上で発生した赤道ケルビン波がもたらす静的安定度弱化の効果が時間差でやってくることが理由と考えられる。この結果を国際学会等で発表した。

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

衛星観測データおよび客観解析データを用いた長期間の成層圏力学場の熱帯域の対流活動に与える影響の解析を実施している。他方、今年度実施予定であった数値実験データの解析は、数値実験データ (特に成層圏力学場の重要な要素である準2年周期変動がよく再現されるモデル群の比較実験) の公開が今年度内に実施されなかったため、数値実験データの解析は着手できなかった。次年度初めには公開される見込みで、成層圏力学場の再現性のよい数値実験データの解析は次年度に着手する。
またこれとは別に成層圏力学場の影響をより直接的に明らかにすることが可能な、全球非静力学モデルの実験準備を今年度内に着手しており、次年度前半に計算を開始する予定である。

今後の研究の推進方策

衛星観測データおよび客観解析データの長期間解析を加速させると同時に、公開された数値実験データの解析を実施する。客観解析データの解析から、注目すべき期間、イベントを把握しつつあることから期間、ポイントを絞っての解析が可能と考えられ、解析の効率化を図る。
さらに、全球非静力学数値モデルを用いた成層圏の力学過程をコントロールした実験を実施予定である。それにより、成層圏力学過程に対する熱帯の積雲対流活動 (サイクロン含む) の応答の詳細が明らかとなることが期待される。

次年度使用額が生じた理由

年度末に海外渡航を予定していたが、社会的事情を考慮して渡航を断念した。次年度は数値実験データの解析前の事前処理(加工等)を実施する解析要員の人件費として使用する。また学術論文の英文校閲費、投稿料等の雑役務費として利用する。また結果をまとめるための関連研究者との研究集会を実施する。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 12件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] NASA Ames Research Center(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      NASA Ames Research Center
  • [学会発表] Solar influence on climate with MRI-ESM2.0 and its behavior in CMIP6 simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K.
    • 学会等名
      PSTEP-4 & ISEE-2 International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Do sudden stratospheric warmings boost convective activity in the tropics?2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K.
    • 学会等名
      WCRP/SPARC SATIO-TCS joint workshop on Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling in the Tropics
    • 国際学会
  • [学会発表] Consideration on impacts of SSW on the tropical troposphere through modulation of stratospheric mean meridional circulation2020

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Kodera
    • 学会等名
      WCRP/SPARC SATIO-TCS joint workshop on Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling in the Tropics
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Stratospheric dynamical influence on tropical cyclone and equatorial waves2020

    • 著者名/発表者名
      Nawo Eguchi, Tomoe Nasuno and Kunihiko Kodera
    • 学会等名
      WCRP/SPARC SATIO-TCS joint workshop on Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling in the Tropics
    • 国際学会
  • [学会発表] Representation of the Semiannual Oscillation in Global Atmospheric Reanalyses2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Kawatani, Toshihiko Hirooka, Kevin Hamilton, Anne Smith, Masatomo Fujiwara
    • 学会等名
      WCRP/SPARC SATIO-TCS joint workshop on Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling in the Tropics
    • 国際学会
  • [学会発表] ENSO modulation of the QBO: Results from MIROC models with and without non-orographic gravity wave parameterization2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshio Kawatani, Kevin Hamilton, Kaoru Sato, Timothy J. Dunkerton, Shingo Watanabe and Kazuyoshi Kikuchi
    • 学会等名
      WCRP/SPARC SATIO-TCS joint workshop on Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling in the Tropics
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of Tropical Lower Stratospheric Cooling on Extreme Deep Convective Activity and Tropical Cyclones2019

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Kodera, Nawo Eguchi, Rei Ueyama, Beatriz M Funatsu, and Claud Chantal
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2019年大会
  • [学会発表] Influence of Sudden Stratospheric Warmings on the Tropical Troposphere with High Resolution Large Ensemble Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K. and R. Mizuta
    • 学会等名
      27th General Assembly of the International Union of Geodesy and Geophysics
    • 国際学会
  • [学会発表] Influence of tropical lower stratospheric cooling on extreme deep convective activity and tropical cyclones2019

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Kodera, Nawo Eguchi, Beatriz M. Funatsu, Rei Ueyama, Chantal Claud
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)16th Annual Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Sudden Stratospheric Warming Influence on the Tropical Troposphere with High Resolution Large Ensemble Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K. and R. Mizuta
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society (AOGS)16th Annual Meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 赤道台風Vameiに対する対流圏界面気温の役割2019

    • 著者名/発表者名
      小寺邦彦、江口菜穂
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
  • [学会発表] 成層圏突然昇温は熱帯の対流を促進するか?2019

    • 著者名/発表者名
      吉田康平
    • 学会等名
      異常気象研究会2019「異常気象の発現メカニズムと大規模大気海洋変動の複合過程」
  • [学会発表] 台風の発達過程への成層圏力学場の影響2019

    • 著者名/発表者名
      江口菜穂、那須野智江、小寺邦彦
    • 学会等名
      異常気象研究会2019「異常気象の発現メカニズムと大規模大気海洋変動の複合過程」
  • [学会発表] 2019年南半球成層圏突然昇温の熱帯対流圏への影響2019

    • 著者名/発表者名
      小寺邦彦
    • 学会等名
      異常気象研究会2019「異常気象の発現メカニズムと大規模大気海洋変動の複合過程」
  • [学会発表] 熱帯低気圧発達に対する成層圏循環の影響2019

    • 著者名/発表者名
      小寺邦彦, 江口菜穂
    • 学会等名
      台風研究会
  • [学会発表] Do sudden stratospheric warmings boost convective activity in the tropics?2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, K.
    • 学会等名
      Workshop: Stratospheric predictability and impact on the troposphere
    • 国際学会
  • [学会発表] Role of extreme deep convection on recent decadal tropical change2019

    • 著者名/発表者名
      Kunihiko Kodera, Nawo Eguchi, Rei Ueyama, Beatraiz M. Funatsu, and Chantal Claud
    • 学会等名
      American Geophysical Union (AGU) fall Meeting 2019
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Influence of stratospheric dynamics on deep convection and equatorial waves2019

    • 著者名/発表者名
      Nawo Eguchi, Tomoe Nasuno, Kunihiko Kodera
    • 学会等名
      American Geophysical Union (AGU) fall Meeting 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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