大気重力波と一般流の 相互作用 ＆ 自己紹介 元 東京学芸大学 教育学部 環境総合科学課程 自然環境科学専攻 気象学研究室 現 今村研M１ 樋口武人 ＜自己紹介＞ ＜経歴＞ ・新潟県立新発田高等学校 →ラグビーに熱中。高校３年のときに新 潟代表として国体出場。勉強は・・ ・東京学芸大学 教育学部 →気象学研究室所属。気象学全般の勉 強と卒業研究を行う。 ＜趣味＞ ・スポーツ観戦（野球、ラグビー、相撲） ・ランニング ・釣り ・マリオカート（ＳＦＣ) 1 １．はじめに • 重力を復元力として生じる大気の波動を大気 重力波という。日々の天気に直接関与しない が、鉛直方向に運動量を輸送し、地球の大気 大循環に大きく影響を与える。 ＜目的＞ • 大気重力波の鉛直伝播特性及び、鉛直伝播 した大気重力波と一般流の相互作用につい て数値シミュレーションで再現し、そのメカニ ズムを理解する。 2 ２．重力波の鉛直伝播 • • 波型の山岳によって重力波を強制 線形化した運動方程式、静水圧平衡の式、連続の式、断熱 変化の式から得られた重力波の鉛直伝播を表現する方程 式に基づき計算 基本場 u u0 , w0 0 山岳を仮定した場合 3 ２．重力波の鉛直伝播（計算結果） ＜西風10m/s＞ ＜西風30m/s＞ ＜西風50m/s＞ ＜西風100m/s＞ 4 ３．重力波によって生成される一般流 ＜概要＞ 臨界高度（波の位相速度と一 重力波は位相速度の方向に運 般流の風速が等しい高度）で 動量を持っている。 重力波は完全に吸収される。 大気の摩擦・粘性があ る領域 重力波の減衰が生じ、 運動量を大気へ与える 位相速度の方向 5 ３．重力波によって生成される一般流 ＜計算方法＞ 場の回転は無いものとし、ｘ－ｚ平面の運動を考えた とき重力波によって生成される一般流は、粘性のあ る場合のx方向の運動方程式を用いて計算される。 ① ② ③ ①：一般流の時間変化 ②渦粘性による一般流の変化 ③：重力波の運動量フラックスの吸収 6 ３．重力波によって生成される一般流 ＜計算結果＞ 高 度 (km) 平均東西風 (m/s) 位相速度10m/sの重力波による一般流の時間変化 7 ３．重力波によって生成される一般流 ＜運動量フラックスとの比較＞ 高 度 (km) 平均東西風 (m/s) 一般流の時間変化 重力波が輸送する運動量フラックスの時間変化 （運動量フラックスの単位： kg / m) s 2 8 4．準２年周期振動の再現 準２年周期振動： 下部成層圏で東風と西風が約２６カ月 周期で交代する赤道域特有の現象。 赤道付近では様々 な振動数を持つ重 力波が鉛直伝播。 ↓ 重力波が関わっ ている。 図：カントン島における月平均東西風の時間と高度による変化Ｗは 西風、Ｅは東風を表し、風速の単位はm/s （『一般気象学』より） 9 4．準２年周期振動の再現 ＜計算方法＞ 東風と西風を交互に再現するために、西進重力波と 東進重力波の両方を前の計算で用いた方程式の運 動量フラックス吸収を表す項に組み込み、一般流を 再現する。 西進重力波と東進重力波の運動量 フラックスの吸収を含ませる。 10 4．準２年周期振動の再現 高 度 (km) 平均東西風 (m/s) 準２年周期振動の再現結果 11 4．準２年周期振動の再現 ＜観測との比較＞ 再現された平均東西風速分布の時間―高度断面図 （実線：風速[m/s]、網掛け域：東風） 観測された準２年周期振動の時間―高度断面図 12 ５．まとめ ＜重力波の鉛直伝播＞ • 平均東西風等を変化させて計算を行い、重力波の 鉛直伝播特性を把握することができた。 ＜一般流の再現＞ • 重力波が輸送する運動量と比較することで、生成さ れる一般流のメカニズムを理解できた。この計算方 法を用いて準２年周期振動に近い結果が得られた。 今後について • 金星大気のスーパーローテーションに関する数値シ ミュレーションを行っていきたい。 13
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