南半球成層圏プラネタリー波の年々変動に対する力学的解釈

南半球平流层行星波年际涨落的动力学解释

• 批准号: 03J05015
• 负责人: 日尾 泰子
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J05015/
• 关键词: 南半球; 成層圏; 年々変動; 成層圏突然昇温; プラネタリー波; 非線形相互作用; 惑星波

南半球成層圏は北半球に比べ極域で温度が低く、局渦が強い。また、成層圏の特徴であるプラネタリー波の振幅は小さい。また、北半球では2年に1回の割合で観測される成層圏突然昇温は南半球では2002年以外観測されていない。この両半球の違いは南半球では地形性強制や海陸分布による熱コントラストが小さいために、成層圏に伝播するプラネタリー波の振幅が小さいことが原因である。このような特徴は南半球では非線形性が弱いことを意味している。では、2002年になぜ成層圏突然昇温が起こったのか。1979年から2002年の再解析データを用いて南半球成層圏循環の季節進行を調べ、2002年の共通性と特異性を明らかにした。季節進行の年々変動は冬の季節進行の変動で特徴付けられ、対流圏から伝播するプラネタリー波の波活動度とよく対応していた。2002年は他の年と比べ非常に季節進行が早いという点では特異であったが、それと対応して真冬に類を見ない非常に大きな波活動の伝播があり、波活動と季節進行の関係は他の年と共通であった。非線形性が弱い南半球成層圏では極渦が準周期的に振動する事例がしばしば観測される。この現象を南半球成層圏で卓越する定常波数1成分と東進波数2成分の波と波の相互作用という観点から再解析データおよび球面順圧モデルを用いて調べた。東進波数2の振幅が大きな年には定常波数1と東進波数2の波-波相互作用によって3波共鳴を満たす波、すなわち南北に節構造をもち波数2と同じ角振動数の東進波数1成分が存在した。定常波数1と東進波数1との干渉により東西平均東西風もその強さが周期的に変化した。上記の順圧モデルにおいて定常波数1をつくる地形の高さを変化と流れの解の関係は、山が非常に大きなときには非周期解、山の高さを低くすると上述の波-波相互作用による周期解、さらに山を低くするとHopf分岐が起こり、準周期解となることがわかった。

The temperature in the southern hemisphere is が lower than that in the べ polar region で, and the local vortices are が stronger <e:1>. Youdaoplaceholder0, the <s:1> characteristic of the layered circle is that the <s:1> amplitude of the であるプラネタリ <s:1> wave is また small さ また. ま た, northern hemisphere で は に 1 to 2 years の cut close で 観 measuring さ れ る stratified sha-lu は sudden warming in the southern hemisphere で は beyond 2002 観 measuring さ れ て い な い. こ の struck hemisphere の violations い は southern hemisphere で は orographic forcing や sea-land distribution に よ る hot コ ン ト ラ ス ト が small さ い た め に, stratified sha-lu に 伝 sowing す る プ ラ ネ タ リ ー small wave amplitude が の さ い こ と が reason で あ る. <s:1> ような characteristics で southern hemisphere で で non-linear が Weak <s:1> とを とを implies て て る る る る. Youdaoplaceholder0 で, in 2002, the になぜ stratosphere suddenly heated up from が to が った で で 1979 か ら の 2002 to デ ー タ を with い て in sha-lu circulation の season in southern hemisphere into layer を べ, 2002 の convergence と specificity を Ming ら か に し た. Season の years 々 - dynamic は の winter season の - move で 徴 pay especially け ら れ, flow seaborne sha-lu か ら 伝 sowing す る プ ラ ネ タ リ ー の wave motion と よ く 応 seaborne し て い た. と he の は 2002 years earlier than べ very に season for が い と い う point で は specific で あ っ た が, そ れ と 応 seaborne し て really winter に class を see な い very big に き な wave activity の 伝 sowing が あ り, wave activity と season for の masato is him は の years と で あ っ た. Weak nonlinear sex が い southern hemisphere stratified sha-lu で は に of polar vortex が quasi-periodic vibration す る examples が し ば し ば 観 measuring さ れ る. を こ の phenomenon in the southern hemisphere in layers in sha-lu で す excellence る on ordinary wave number 1 component と eastward wave number 2 ingredients の の と wave interaction と い う 観 point か ら to デ ー タ お よ び spherical shun 圧 モ デ ル を with い て adjustable べ た. Eastward wave number 2 large amplitude が の き な years に は on ordinary wave number 1 と eastward wave number 2 の - wave interaction に よ っ て 3 wave resonance を against た す wave, す な わ ち north-south に section structure を も ち with several の じ angular vibration wave number 2 と eastward wave number 1 component が exist し た. Steady wavenumber 1と eastward-advancing wavenumber 1と <s:1> dry-involved によ <s:1> <s:1> east-average east-west wind <s:1> そ <s:1> strong さが period に variation た. Written の shun 圧 モ デ ル に お い て on ordinary wave number 1 を つ く る high terrain の さ を variations change と flow れ の solution の masato は, mountain が very big に き な と き に は non-periodic solution, high mountain の さ を low く す る と の above - wave interaction に よ る periodic solutions, さ ら に low mountain を く す る と Hopf bifurcation が up こ り, quasi periodic solution と な る こ と が わ か っ た.

项目成果

Hio, Y., S.Yoden: "Interannual variations of the seasonal march in the Southern Hemishere stratosphere for 1979-2002 and characterization of the unprecedented year 2002"Journal of the atmospheric sciences. (受理).

Hio, Y., S.Yoden：“1979-2002 年南半球平流层季节行进的年际变化以及史无前例的 2002 年的特征”《大气科学杂志》（已接受）。