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

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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。