高解像度大気大循環モデルと大型大気レーダーを用いた大気重力波の研究

利用高分辨率大气环流模型和大尺度大气雷达研究大气重力波

• 批准号: 13F03734
• 负责人: 佐藤 薫
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03734/
• 关键词: 大気重力波; 南極大気; 大型大気レーダー; 南極大型大気レーダー; 成層圏; 大重力波; 大気大循環; 中層大気; 気候モデル

大気重力波は中層大気の力学において重要な波動の1つである。しかしながら、重力波による平均風に働く強制に関する観測的研究は、特に南極のようなアクセスのしにくい場所においては不足していた。本研究では、最近昭和基地に設置された南極初の大型大気レーダーであるPANSYレーダーによる1年分（2013年1～12月）のデータを用いて大気重力波の研究を行った。用いたPANSYレーダー観測データの鉛直分解能は150mであり、時間分解能は30分である。スペクトル解析等を行ったところ、鉛直波長約4kmおよび対地周期4時間以上の波状擾乱が対流圏界面直上の高度10～12kmに卓越していることがわかった。そこで、この波状擾乱に対してホドグラフ解析を行い、重力波の力学特性を調べた。興味深いは、中低緯度と異なり、波の力学特性に顕著な季節変化が見られないことである。強いて言えば、冬と夏の違いとして、固有周波数と慣性周波数の比が冬には0.40と小さく、夏には0.45と大きくなっていること、平均水平波長は冬に140kmとやや短く、夏に160kmとやや長いことが指摘される。鉛直波長は年間を通して1.85km程度であった。エネルギーの伝播方向は冬が18.4%、夏が10.7%が下向きであった。これは中低緯度には見られない大きな値であり、南極重力波に関する数少ない先行研究の結果とも一致する。次に、対称ビーム法を用いて、水平運動量の南北フラックスの推定を行なった。その値は、対流圏での低気圧等の総観規模現象が卓越しているときに顕著に大きくなっていることがわかった。この結果は、対流圏界面直上の重力波の発生が対流圏での総観規模イベントに強く関連していることを示唆する。この結果はヨーロッパ地球科学連合の学術誌Annales Geophysicaeに投稿し、受理された。

Large gravity waves are important for the mechanics of medium gravity waves. The study of gravity wave stress in the south pole is not enough. This study was conducted in the first year (January to December, 2013) of the large-scale gravity wave research in the South Pole. Using PANSY to measure the vertical decomposition energy is 150m, and the temporal decomposition energy is 30 minutes. The vertical wavelength is about 4 km. The vertical period is more than 4 hours. The wave disturbance is 10~12km. The mechanical properties of gravity waves are modulated by the analysis of gravity waves. The deep taste, the middle and low latitudes, the mechanical characteristics of the waves, the seasonal changes, and the changes in the seasons. The ratio of natural frequency to inertial frequency is 0.40 in winter and 0.45 in summer. The average horizontal wavelength is 140km in winter and 160km in summer. The vertical wavelength is 1.85 km. The sowing direction of is 18.4% in winter and 10.7% in summer. The results of previous studies on Antarctic gravity waves are consistent. The horizontal motion estimation method is used to estimate the horizontal motion. The phenomenon of low gas pressure in the opposite direction is excellent. The results show that the generation of gravity waves directly above the interface of the counter-current circle is strongly correlated with the overall size of the counter-current circle. The results were published in Annales Geophysicae, an academic journal of the United Geosciences.

项目成果

Properties of inertia-gravity waves in the lowermost stratosphere as observed by the PANSY radar over Syowa Station in the Antarctic

• DOI: 10.5194/angeo-34-543-2016
• 发表时间: 2015-04
• 期刊: Annales Geophysicae
• 影响因子: 1.9
• 作者: M. Mihaliková;Kaoru Sato;M. Tsutsumi;Toru Sato

南極昭和基地大型大気レーダー計画（PANSY）

南极昭和站大型大气雷达项目（PANSY）

• 作者: Kubo;H.;Nakamura;N.;Kotsugi;M.;Ohkochi;T.;Fukuda;K. and Terada;K.;佐藤薫，堤雅基，佐藤亨，中村卓司，齊藤昭則，冨川喜弘，西村耕司，山岸久雄，山内恭
• 通讯作者: 佐藤薫，堤雅基，佐藤亨，中村卓司，齊藤昭則，冨川喜弘，西村耕司，山岸久雄，山内恭

Properties of inertia gravity waves in the lower stratosphere as observed by the PANSY radar over Syowa Station in the Antarctic

南极昭和站上空 PANSY 雷达观测到的平流层低层惯性重力波特性

• 发表时间: 2015
• 作者: M. Mihalikova;K. Sato;M. Tsutsumi;and T. Sato
• 通讯作者: and T. Sato