成層圏大気中における地球規模の物質混合過程に関する数値的研究

平流层大气中整体物质混合过程的数值研究

• 批准号: 01J03253
• 负责人: 水田 亮
• 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 JSPS Fellows
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01J03253/
• 关键词: 成層圏; 極渦; 物質混合

成層圏の冬季極渦の周辺での混合過程について、球面2次元の数値モデルを用いておこなったこれまでの研究をふまえ、現実大気との対応関係、および微細な構造の形成過程を調べた。まず昨年度からの継続的な研究として、英国気象局(UKMO)の現実大気の4次元同化データセットから得られる等温位面上の風の分布を用いて、南半球上部成層圏における冬季の極渦の内部での輸送・混合過程を調べた。有限時間リアプノフ指数、コンターアドベクションなどの手法を用い、極渦が大きく変動しない真冬について解析した。1992年から2000年の9年間について、風の場の年々変動と混合の強さの年々変動、およびそれらの間の関係を調べた。混合の強さにはこのように大きな年々変動が見られ、それはその場所でのポテンシャル渦度の擾乱についての強さの年々変動と関係づけられることがわかった。以上の結果は論文としてJournal of Geophysical Researchに受理され、印刷中である。次に、混合過程を調べた数値モデルの流れの中で見られたフィラメント状の微細な構造の形成過程について、渦度強制の形を少しずつ変えて、非周期解から周期解まで解の周期性が連続的に変化する状況での流れのふるまいを比較して調べた。プラネタリー波の臨界緯度にあるよどみ点付近を通過する際に、空気塊は大きく変形を受ける。このときに2点間の距離が指数関数的に縮められる作用により、ポテンシャル渦度の強い勾配が作り出される。一方でそのような強い勾配は周囲に緩和されてゆく作用により徐々に小さくなる。この両者の作用のバランスにより強い勾配を持つフィラメント状の構造の場所が決定されていることがわかった。そして時間的な不規則性を増していっても基本的にはそのような過程が維持されていた。以上の内容を現在論文としてFluid Dynamics Researchに投稿準備中である。

基于过去在层状冬季极涡流周围的区域中使用两个维数数值模型的研究，我们检查了与真实气氛的对应关系，以及形成精细结构的过程。首先，作为去年的一项连续研究，是上半球的冬季超涡流的内部，例如从英国气象局（UKMO）真实气氛的4D同化数据集中的风分布。研究了运输和混合过程。使用完成的方法，例如完成时间后PNOV索引和轮廓建议，我们分析了超涡流显着波动的仲冬。在从1992年到2000年的九年中，我们研究了风的波动和逐年混合物的强度以及它们之间的关系。混合物的强度是如此巨大的波动，发现它与该位置乘年一年的潜在涡流强度的波动有关。上述结果已被地球物理研究杂志接受为论文，并正在印刷。接下来，关于在检查混合过程的数值模型流中看到的类似细丝的结构的形成过程，逐渐改变了涡流的形式，以及从异步到周期性解决方案的溶液周期。在性别不断变化的情况下流动。当行星波的临界纬度附近的索具时，空气质量会大大变形。目前，索引函数中两个点缩小的距离之间的距离是由强涡流梯度创建的。另一方面，由于周围环境的放松，这种强烈的斜率逐渐减小。事实证明，一个具有灯丝状结构具有强梯度的地方由两者的平衡确定。即使时间不规则增加，此类过程基本上也得到了维持。当前，上述内容正在准备在流体动力学研究中发布。

项目成果

Mizuta, R., S.Yoden: "Interannual variability of the 4-day wave and isentropic mixing inside the polar vortex in midwinter of the Southern Hemisphere upper stratoshere"Journal of Geophysical Research. (印刷中). (2002)

Mizuta, R., S.Yoden：“南半球上层冬季极地涡旋内的 4 天波和等熵混合的年际变化”地球物理研究杂志（2002 年）。