位相速度による鉛直モード分解に基づく、高度計データからの3次元流速場の推定

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本研究は海面力学高度計のデータの解析により擾乱の位相伝搬の波数-周波数特性を求め、この分散関係から内部ロスビー波を仮定して内部変形半径を計算し、鉛直構造を推定するものである。このうち、特に今回は前半部分に力点を置き、擾乱の位相伝搬に関する分散関係の計算と、内部ロスビー波の仮定による内部変形半径の推定の妥当性に関して検討を行った。使用したデータはTOPEX/POSEIDON(T/P)とERS-1の両衛星のもので、1992年10月から約15カ月間の海面力学高度データを用いて北太平洋の様々な緯度で東西経度20°の領域毎に自己相関解析を行った。ただし、浮力フラックスおよび風応力の変動によって直接引き起こされる海面高度変動は今回の解析の対象とはならないため、分離する必要がある。これらは季節変動が卓越していると考えられるため、ここでは簡単に、各測点で年周期の変動を相関を取る前に除去することにした。なお解析結果には、特に高緯度に30cm/s程度で西に伝播する長波長の半年周期の成分が確認されたが、これは高緯度において風応力の半年周期の変動成分が比較的大きいために、風応力で直接駆動されている高度の変動成分が除去しきれていないものと考えられる。次に、求めた自己相関を波数-周波数空間のスペクトルに分解した。スペクトルの複数のピークに対して、未知の平均流のある場合の内部ロスビー波の分散関係を最小自乗的に満たすように、平均流と内部変形半径を求めた。その結果は、例えば北緯20°東経160°〜180°では内部変形半径が64.5kmとなり、船舶観測から求めた気候学的平均値の62.2kmとよく一致している。なお、強い平均流や海底地形の変化が無いほどよく一致する傾向が見られた。さらに、上記の海域で内部変形半径の季節変動を計算すると、春に高く夏に低い傾向は気候学的平均と定性的に一致したが、変動幅は4倍程大きくなった。