改良ラグランジュ平均を用いた極渦時間発展の研究

使用改进的拉格朗日平均法研究极涡时间演化

基本信息

批准号：
18749009
负责人：
冨川喜弘
金额：
$ 0.96万
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 Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18749009/
关键词：
極渦改良ラグランジュ平均非保存過程渦位成層圏突然昇温

项目摘要

改良ラグランジュ平均(MLM)とは、断熱保存量である渦位・温位を南北・鉛直座標に用いることで、保存過程(波動伝播等)と非保存過程(放射・摩擦等)を陽に分離する手法である。MLMでは渦位の等値線に沿っての平均を用いるため、帯状平均では失われる極渦境界領域の急峻な構造を表現することができる。また、MLMは可逆的な波動平均流相互作用の影響を受けないため、時間的な平均操作をせずに不可逆な時間変化のみを取り出すことができ、大気循環場の不可逆な時間発展を記述するのに適している。本研究では、地球シミュレータを用いて計算された高解像度気候モデルの3年間のシミュレーション結果に対してMLMを適用した。その結果、中下部成層圏においては、極渦境界領域の急峻な構造やその季節変化、及び南北半球の非対称性を明瞭に示すことに成功した。一方で、極夜ジェット周辺にシア不安定領域が現れる上部成層圏においては、MLMによる極渦境界領域の表現は困難であることがわかった。MLMによる不安定領域の表現はこれまで知られていなかった新たな課題であり、今後さらに検討を進めていく。

改进的Lagrange平均值（MLM）是一种通过使用涡旋位置和温度位置（是北部和南部和垂直坐标的绝缘储存量），将保护过程（波传播等）和非保护过程（辐射，摩擦等）分开为积极的技术。由于MLM使用沿涡旋位置的等距线的平均值，因此可以表达在循环平均值中丢失的极性涡流边界区域的陡峭结构。此外，由于MLM不受可逆波平的电流相互作用的影响，因此可以仅提取不可逆的时间变化而不执行时间平均操作，使其适合描述大气循环场的不可逆时间演变。在这项研究中，将MLM应用于使用地球模拟器计算的高分辨率气候模型的3年模拟结果。结果，在中叶平流层中，我们成功地清楚地展示了极性涡流边界区域的陡峭结构，其季节性变化以及北半球和南半球的不对称性。另一方面，已经发现，在极地夜间射流周围出现的平流层上，很难使用MLM表达极地涡流边界区域。使用MLM表达不稳定的地区是一个迄今为止尚不知道的新问题，将来将进行进一步的考虑。