中層大気大循環モデルを用いたSqの研究

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九州大学中層大気大循環モデル中の中性風データを用いた2次元電離層ダイナモモデルによるSq電流系の数値シミュレーションの結果より、下部熱圏での中性風変動にともなってSq電流系の季節や日々またUTによって変化することが示された。そこで中性風およびその変動がSqに及ぼす影響の詳細なメカニズム明らかにするため、電離層ダイナモ領域の3次元構造をほぼ完全な形で取り込んだ全球3次元ダイナモモデルを開発しシミュレーションを実行した。その結果得られた静電ポテンシャルは、鉛直方向にほぼ一定で、赤道から低緯度域にトラップされたような分布をしていた。それをもとに算出された電離層電流系はSq電流系を再現せず、観測、2次元モデル、赤道域のみの3次元モデル(Forbes and Lindzen,1975)、磁力線に沿って静電ポテンシャルは一定であると仮定した擬3次元モデル(Takeda and Maeda,1980)のいずれの結果と比較しても物理的に正しい解であるとは見なせなかった。境界条件や計算領域の検討などを重ねて行い、さまざまな条件下で計算を繰りかえしたが、結局このモデルでのSq電流系の再現は不可能であると判断せざるを得ない結果となった。この理由として、極座標では電離層ダイナモ領域における電気伝導度の大きな異方性を十分に表現できないということが挙げられる。この問題を解決するにはTakeda and maeda(1980)で用いられている電気伝導度の異方性に沿う形で定義される直交曲線座標(磁力線座標)による3次元モデルの作成が適当であると考えられるが、座標系自体が大変複雑であるため、完全なる3次元問題として解を求めることは現実的でない。そこで磁力線座標による擬3次元モデルに赤道域についてのみの完全3次元極座標モデルを組み合わせた新たなモデルを開発し、大循環モデルの風を用いた計算を実行中である。