大気重力波と一般流の相互作用

＆自己紹介

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　

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　

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＜自己紹介＞＜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 )

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１．はじめに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。

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0, 00 wuu基本場 山岳を仮定した場合

２．重力波の鉛直伝播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

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２．重力波の鉛直伝播（計算結果）２．重力波の鉛直伝播（計算結果）

＜西風 10m/s ＞ ＜西風 30m/s ＞

＜西風 100m/s ＞＜西風 50m/s ＞

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３．重力波によって生成される一般流３．重力波によって生成される一般流

重力波の減衰が生じ、運動量を大気へ与える

重力波は位相速度の方向に運動量を持っている。

臨界高度（波の位相速度と一般流の風速が等しい高

度）で重力波は完全に吸収される。

位相速度の方向

＜概要＞

大気の摩擦・粘性がある領域

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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。

＜計算方法＞

３．重力波によって生成される一般流３．重力波によって生成される一般流

① ③②

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

３．重力波によって生成される一般流３．重力波によって生成される一般流

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＜計算結果＞

位相速度 10m/s の重力波による一般流の時間変化

高度

平均東西風

(km)

(m/s)

３．重力波によって生成される一般流３．重力波によって生成される一般流

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＜運動量フラックスとの比較＞

重力波が輸送する運動量フラックスの時間変化一般流の時間変化

　（運動量フラックスの単位： )2/ smkg

高度

平均東西風

(km)

(m/s)

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4．準２年周期振動の再現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。

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）

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。

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4．準２年周期振動の再現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。

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4．準２年周期振動の再現4．準２年周期振動の再現

準２年周期振動の再現結果

高度

平均東西風

(km)

(m/s)

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4．準２年周期振動の再現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

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５．まとめ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。

• 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。

今後について