Three-Dimensional Characteristics of Atmospheric Gravity Waves Using Advanced Balloon and Radar Observations in the Antarctic Region

利用先进气球和雷达观测南极地区大气重力波的三维特征

基本信息

批准号：
21H01160
负责人：
冨川喜弘
金额：
$ 11.56万
依托单位：
National Institute of Polar Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

近年、対流圏・下部成層圏内を長期（>1か月）にわたって浮遊可能なスーパープレッシャー（SP）気球の開発が各国で進められており、特に大気重力波の観測に威力を発揮している。大気重力波は、現在の気候モデルの主要な不確定要素の1つであり、その平均的描像だけでなく、振幅や運動量フラックスの確率密度分布を観測することが求められている。SP気球を用いた観測では、大気重力波の広範な周期帯（約5分～十数時間）全域においてそれらの物理量を得ることができる。本研究では、南極昭和基地でのSP気球観測を実施し昭和基地に設置されている大型大気レーダーPANSYの観測と組み合わせ、大気重力波による運動量輸送の3次元的描像を明らかにする。南極地域観測63次夏隊で実施したスーパープレッシャー気球観測計画について記述した英語論文をJournal of Evolving Space Activities誌に投稿し、出版された（Tomikawa et al., 2023）。63次夏のスーパープレッシャー気球観測のデータを解析し、水平風速に見られる近慣性周期の変動が慣性振動によることを明らかにした（投稿準備中）。同観測で得られたイリジウムの位置情報データを解析し、南極上空におけるイリジウムの位置情報精度について報告した（Kaho et al., 2023）。また、63次夏に使用したスーパープレッシャー気球は、紫外線耐性が不足していたと考えられるため、ポリエチレンフィルムを二重にした新たな気球を試作し、耐圧・気密試験を実施した。観測装置については、イリジウムモジュール・基板の変更、オプションボードの再設計、気圧センサー用基板の試作を行った。

近年来，各个国家一直在开发超压力（SP）气球，可以长时间（> 1个月）在对流层和较低平流层中漂浮，并且在观察大气重力波方面特别有效。大气重力波是当前气候模型的主要不确定性之一，不仅有必要观察平均图像，而且要观察振幅和动量通量的概率密度分布。使用SP气球的观察可以在大气重力波的广泛周期性带（约5分钟到十几个小时）中的物理量。在这项研究中，进行了SP Balloon在Ashaa Air Base Antarctica进行的观测，并结合了对星期空气基地安装的大气雷达三分线装的观测，揭示了由大气重力波引起的动量传输的三维图像。一份英文论文描述了南极地区观察第63夏季团队进行的超级压力气球观察计划，发表在《不断发展的太空活动杂志》上（Tomikawa等，2023）。分析了第63个夏季超级压力气球观测的数据，并揭示了在水平风速中看到的近惯性时期的波动是由惯性振动引起的（准备发布）。分析了从观察结果获得的虹膜的位置数据，并据报道了虹膜上的位置信息的准确性（Kaho等，2023）。此外，认为在第63个夏季使用的超压力气球被认为缺乏紫外线耐药性，因此使用双聚乙烯膜构建了一个新的气球，并进行了压力紧密测试。关于观察装置，我们更改了虹膜模块和板，重新设计了可选的板，并为大气压力传感器制作了原型。