観測データに基づく極域重力波の力学特性と年々変動の解明

基于观测数据阐明极地引力波动态特征及年际涨落

• 批准号: 10740228
• 负责人: 佐藤 薫
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 1999
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-10740228/
• 关键词: 大気重力波; 極域; 中層大気; ラジオゾンデ; 成層圏

1987〜1996年の10年間に亙る33地点の定期ラジオゾンデ観測データを基に下部成層圏重力波を解析した。重力波のポテンシャルエネルギー、運動エネルギーは共に1年周期で変化し、北極では冬に、南極では春に極大が見られた。南半球域では春の昇温に伴い大気安定度の高い層が上から下に移動するが、重力波のエネルギーの春の極大も同様で、常に高安定度層上に存在する。この春の昇温は南極全体で一様に同時に起るのではなく、高温域が135Eより45Wに向かって広がり、高安定度層は合わせて水平に移動する。重力波のエネルギーの極大の時期は各地点での高安定度層の出現時期と一致していた。つまり重力波の卓越は大気の高い安定度と関連がある。その理由に関する理論的考察も行なった。つぎに、重力波伝播をホドグラフの高度変化の解析により調べた。北極域では殆んどの重力波のエネルギー伝播は上向きであるのに対し、南極域では冬と春には下向伝播の割合が相対的に大きいことがわかった。また、北極域では、水平には平均風と逆向き伝播が卓越するのに対し、南極域では、地点により卓越水平伝播方向が異なっていた。次に、下部成層圏重力波エネルギーと背景風との相関を調べた。北極域では地上風との相関が高いが、南極域では成層圏の風との相関が高かった。以上の結果は北極域では地形性重力波が卓越し、南極域では成層圏に起源を持つ重力波が存在することを示唆する。南極域の起源としては極夜ジェットが考えられる。この結果は、最近の高分解能気候モデルを用いた研究結果とも調和的である。

基于从1987年至1996年观察到的33个位置的数据分析了平流层引力较低。引力波的潜在和动能在每年的周期内变化，北极和南方春季的冬季最大值。在南半球，高度稳定的空气层在春季的上升时从上到下移动，但同样适用于引力波的弹簧能量，并且它们始终存在于高稳定性层上。在整个南极整个南极，这种春季温度升高并不均匀地发生，但是高温范围从135E扩展到45W，高稳定性层水平移动。重力波的最大能量周期与各个点高稳定层的出现时期一致。换句话说，引力波的流行与高大气稳定性有关。也提出了理论上的考虑因素。接下来，通过分析hodograph的高度变化来研究重力波传播。在北极，大多数引力波能传播是向上的，而在南极，冬季和春季的向下传播速率相对较大。此外，在北极地区，平均风和相反的传播主要在水平方向上，而在南极地区，主要的水平传播方向取决于位置。接下来，我们研究了较低平流层引力波能和背景风之间的相关性。在北极，与地面风之间存在很高的相关性，但在南极，与平流层风有很高的相关性。以上结果表明，地形引力波在北极地区主要是主导，并且在南极区域中存在平流层起源的重力波。极地夜间喷气机被认为是南极地区的起源。该结果对使用高分辨率气候模型的最新研究也和谐。

项目成果

M.Yamamori and K.Sato: "A quasi-geostrophic analysis on medium-scale waves near the midlatitude tropopause and their relation to the background state." J.Met.Soc.Japan. 76. 879-888 (1998)

M.Yamamori 和 K.Sato：“中纬度对流层顶附近中尺度波的准地转分析及其与背景状态的关系。”

M.Yoshiki and K.Sato: "A statistical study of gravity waves in the polar regions based on operational radiosonde data"J.Geophys.Rcs.. (印刷中).

M. Yoshiki 和 K. Sato：“基于无线电探空仪操作数据的极地重力波统计研究”J. Geophys..（出版中）。

K.Wada,T.Nitta,and K.Sato: "Equatorial inertia-gravity waves in the lower stratosphere revealed by TOGA-COARE IOP data"J.Met.Soc.Japan. 77・3. 721-736 (1999)

K. Wada、T. Nitta 和 K. Sato：“TOGA-COARE IOP 数据揭示的平流层下部的赤道惯性重力波”J.Met.Soc.Japan 77・3 (1999)。

T.Satomura and K.Sato: "Secondary generation of gravity waves associated with the breaking of mountain waves"J.Atmos.Sci.. 56・22. 3847-3858 (1999)

T.Satomura 和 K.Sato：“与山波破碎相关的重力波的第二代”J.Atmos.Sci.. 56・22（1999）。

K.Sato.T.Kumakura,and M.Takahashi: "Gravity waves appearing in a high-resolution GCM simulation"J.Atmos.Sci.. 56・8. 1005-1018 (1999)

K.Sato.T.Kumakura 和 M.Takahashi：“高分辨率 GCM 模拟中出现的重力波”J.Atmos.Sci.. 1005-1018 (1999)。