大気自由振動モード群の生成・維持・減衰機構の解明

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本研究は、観測データ・気候モデルデータの統合解析と数値シミュレーションの実施により「自由振動はどのように生成・消失するのか？」という問題の解決を通じて、大気の素過程について理解を深めることを目的としている。その研究を進めていく過程で、自由振動現象そのものについて、以下の二つの成果を得た。(1) ペケリスモードの発見：トンガの火山噴火に伴う気圧パルス波の解析により、これまで知られていた自由振動モード（ラムモード）とは異なるモード（ペケリスモード）が存在することを初めて明らかにした。これは理論的には予測されていたものだが、観測データを用いて同定したのは世界初である。さらに、過去40年にわたる地上気圧データを統計的に解析したところ、このPekerisモードは今回の火山噴火時のみならず、常時存在していることも明らかになった。これらの結果は国際ジャーナル論文で公開された(Watanabe et al., 2022)。(2) 生の観測データを用いた自由振動モードの同定：研究代表者がこれまで自由振動モードの同定に成功した一連の研究(Sakazaki & Hamilton,2020; Watanabe et al., 2022)では、観測データを数値モデルに同化して得られるデータセット（再解析データ）を主に用いてきた。しかし、このデータに現れる自由振動がどれだけ生の観測データの変動を反映しているかは定かでなかった。今回新たに、時空間的に非均一な生の観測データだけから自由振動モードを同定する手法を考案し、全球地上気圧データに適用したところ、生のデータにも自由振動モードの変動が現れていることを明らかにした。現在国際ジャーナル論文へ投稿準備中である。