30-day Aqua Planet Experiment [glevel 10] 　　　　　　　　予備解析の結果と見通し　　　大内 May

21, 2007 　　　　　　　　　　　　

　　注目する特徴　：　波数 1 の東進重力波 (Kelvin 波 ) の励起・維持機構

着眼点•　　 multi scale な対流や赤道波擾乱がシミュレートされた点は Nasuno (2007) 　　　　　　　　 などで論じられているが、ここでは、とくに波数 1 の東進擾乱と東進対流　　 群 (= 複数の SCC) との相互作用がどのように起こっているかに着目する

•　　東進対流群との相互作用を (frictional) wave-CISK の観点から説明できる　　　かどうか理解する　　→　今後さらに調査

•　　過去の理論・モデル研究との関連を理解する　 →　今後さらに調査　

※1 　 Nasuno (2007) さんの発表内容、補足、異なる解釈も含む※2 　未発表資料・今後の方針ネタが含まれているので次世代グループ内の扱いでお願いします

過去の理論・モデル研究、観測事実との関連

•　　格子スケールの「凝結」ではなく、メソ対流を含む対流群　　　 (MC,CC, SCC) を伴って東進する点が現実的　

-> 80-90 年代の AGCM による多くの水惑星実験と根本的に異なる　　（ Hayashi and Sumi (1986), Numaguti and Hayashi (1991) 他多数）

•　観測される MJO より位相速度 (20 日程度 /1 周 ~20m/s 以上 ) が速い

•　これは水惑星設定のため 　 => 　 示唆：　現実的な位相速度 (15 m/s以下 )　 を得るには SST の東西コントラスト、海陸分布の効果が重要である可能性

予備解析結果まとめ

過去の理論・モデル研究、観測事実との関連　（続 )

•　 NICAM 水惑星実験における位相速度の問題は、過去の AGCM で　 位相速度が速すぎた原因とは根本的に異なる点に注意

　　 -> AGCM ：　パラメター化の不適切さに起因する東進モード , Ohuchi and Yamasaki, 1997, 多くの場合（おそらく全ての AGCM) は、水平拡散など　　　で調節しないと格子スケールの対流が卓越

•　 Milliff and Madden (1996), Bantzer and Wallace (1998), Oouchi and 　　 Yamasaki 　 (2001) にみられたような 40-50m/s の free wave の伝播は顕著　　でない

　　 -> 　おそらく振幅が弱いだけ , MJO との関連は今後調べる価値あり

•　 Oouchi (2001) が 2 次元モデルで論じたような対流をトリガーするメソ重力波　　の役割ははっきりしない -> 3 次元の設定では他の ( 赤道 ) 波が似たような　　役割を果たしている可能性はある：　今後の解析

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　 　

予備解析結果まとめ

NICAM 水惑星実験での東進の維持機構

1.Frictionally cotrolled wave-CISK の寄与が大きい：今後さらに解析

・　境界層と自由大気での風速場が Ohuchi and Yamasaki (1997) 線形論　 から得られた FK モードに類似 : ( 参考資料 1, 3)　　　　境界層での南北風成分（西進重力波に伴う成分とは別に）が

寄与　　　　　　　した水蒸気収束の強化が東進雲群に先行　　　　　東進重力波に伴う中層の warm phase での対流成長を　　　　促進 (w’T’ > 0), 波の運動エネルギー生成に好都合

2.西進擾乱 ( メソスケールからとくに総観スケール ) に付随した西進　　　対流は波数 1 の東進の維持には本質的には寄与しないが東進対流　　　の内部構造としては重要　　　　　　　　　　　注：　１は WISHE の可能性を排除するものではない、今回の実験設定では両者の効果を区別して　　　　　　　　　　　　　　　　理解することは不可能

予備解析結果まとめ

予備解析・参考図

•　 参考図 Fig. 1 – 10

• 　参考資料 1 - 5

•　 参考図メモ

参考図メモ

Fig. 1 ・　東進対流は surface pressure の node で発達→ 　重力波と結合した対流で、東進は重力波の影響を受けている・　対流の発達と pressure の振幅の強化から、両者の相互作用　　 (wave-CISK) が示唆される

Fig. 2 ・　水蒸気収束の極大は対流の東進に先行する ( 数 10 度 )

・　強い収束 (灰色 ) には北東風成分が寄与している→ 　 Kelvin 波的な東進重力波の水平構造を前提に考えると、境界　　　　　　　層での南北風成分の寄与が、この対流の強化にきいている→ 　 frictionally controlled wave-CISK の可能性、西進擾乱 ( 重力　　　　波）の寄与は別問題だが、対流強化に影響を与えている可能　　　性質あり

Fig. 3 ・　 SCC-B (Nasuno, 2007)付近を拡大して、上のことを確認

Fig. 4 ・　 17day 以降の SCC の rebuild は 14-16day頃の強い蒸発の後に　　　　起こっている -> Fig.3 とあわせると、水蒸気収束の強化と一致　　（南北風成分が含まれた境界層収束の寄与 )

参考図メモ ( 続 )

Fig. 5 ・　境界層の温度偏差 (deviation from zonal mean) も東進重力波　　の構造を整合的

・　活発な対流域の下は cold pool の存在

Fig. 6/7 ・　 SCC に発達する対流は数日前からの湿潤域の西進 (浅い対流　　など）が関係している、この西進は波数 1 の東進により変調を受　　　ける

Fig. 9/10b・　東進対流 (Fig.1a 実線 ) を基準にした水蒸気収束の composite・　水蒸気収束の極大の位相は境界層 ~ 下層では中層よりも先行　　している　　　　　　　　　　　　　※ 　 Fig.10b: 波数 1 成分のみの composite, 15 day 以降の　　　　　対流中心より西側へのずれは、 composite基準の位相線　　　　　ずれた場所に擾乱が発達することによる

・　西進擾乱と対流の結合に関しては解析の必要あり

Fig. 8 ・　 SCC 発達前の対流圏中層 (5km) は dry な状態が持続　　 (large-scale suppression, Nasuno (2007) さんの解析と整合的 )

Fig. 1a surface pressure anomaly , surface wind (10m), precipitation rate

anomaly= deviation fromzonal mean

[hPa]

Fig. 1b Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う surface pressure と境界層風の変化

SCC-B

anomaly= deviation fromzonal mean

[hPa]

Fig. 2 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う moisture convergence と境界層風の変化

*e(-6) [1/s]

divconv

Fig. 3 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う moisture convergence と境界層風の変化

divconv

Fig. 4 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う surface evaporation rate と境界層風の変化

Fig. 5 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う temperature anomaly (35 m) と境界層風の変化

anomaly= deviation fromzonal mean

Fig. 6 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う relative humidity (1.2 km) と境界層風の変化

anomaly= deviation fromzonal mean

Fig. 7 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う vertical velocity (1.2 km) と境界層風の変化

Fig. 8 Fig.1a の赤枠の拡大図 : SCC-B (Nasuno, 2007) の発達に　　　　　　　伴う relative humidity (5 km) と境界層風の変化

*e(-6) [1/s]

Z=5 km

Z=35 m Z=1.2 km

Z=10 km

Fig. 9 moisture divergence composite at boundary layer(35 m),1.2 km, 5 km, 10 km with respect to the eastward-moving convection (black line in Fig.1a)

- X=0 : moving convection center

- superimposed relatively westward moving precipitation only

divconv

Fig. 10a, b a. Spectrum of moisture divergence at boundary layer and precipitation b. WN-1 component of the moisture divergence composite with respect to the eastward- moving convection (line at X=0 and that in Fig.1a)

X=0: convection center

boundary layer (35 m)

free atmos-low(1.2 km)

free atmos-middle (5km)

Fig. 10a

Fig. 10b

参考資料 1 　　熱放出の鉛直分布と卓越レジーム

Ohuchi and Yamasaki (1997)

非線形 (準線形 ) ： Q > 0 (w >0) = 0 (w < 0)

参考資料 2不安定モードの位相速度

Ohuchi and Yamasaki (1997)

参考資料 3 　　　不安定モードの鉛直構造

Ohuchi and Yamasaki (1997)

参考資料 4説明 1(96 年夏の学校・資料 )

参考資料 5説明 2(96 年夏の学校・資料 )

NICAM における SCC はFK に対応していることが推測される or 見通しがついている

MJO も本質的には同じだが他の環境要因 (SST や海陸分布 ) もあわせて考える必要があるかもしれない

従来型 AGCM のほぼ全てのSCC (MJO) は NFK に対応していると推測されるのに対して