A Study on the Interhemispheric Coupling of the Middle Atmosphere Using a High-resolution General Circulation Model

利用高分辨率大气环流模型研究中层大气半球间耦合

• 批准号: 22KJ0587
• 负责人: 奥井 晴香
• 金额: $ 1.41万
• 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: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0587/
• 关键词: 中層大気; 大気力学; 大気重力波; 成層圏突然昇温; 大気大循環モデル; プラネタリー波; スペクトル解析

本研究では、高解像度ハイトップ大気大循環モデルを用いて、特に大気重力波（以下、重力波）の役割に注目しながら中層大気の力学変動および遠隔結合過程の解析を行っている。中層大気では、大気波動による運動量の再分配によって放射で決まる構造とは大きく異なる循環・温度場が形成・維持されている。重力波は特に中間圏の循環の駆動において中心的な役割を果たす。しかし、時空間スケールが小さい波であるため、多くの気候モデルでは重力波による運動量輸送はパラメタリゼーションによって表現されている。重力波そのものを解析できる全球一様なデータセットは非常に少なく、このために重力波の中層大気力学における役割には未解明な点が多くある。本研究で用いるJapanese Atmospheric General Circulation Model for Upper Atmosphere Research（JAGUAR）は、重力波を陽に扱う全球モデルで、地表から下部熱圏までの全中性大気を含むモデルとしては世界トップレベルの解像度を持つ。このモデルをデータ同化システムJAGUAR-DAS（Koshin et al., 2020, 2022）で作成された再解析データで初期値化し、北半球冬季の再現実験を実施した。この結果を、近年発表された3次元残差循環の理論（e.g., Kinoshita et al., 2019）なども用いながら解析している。当該年度には、成層圏突然昇温に対する冬季成層圏・中間圏の応答メカニズムを調べ、重力波によるプラネタリー波の発生が上部中間圏の昇温をもたらすことを示し、論文として発表した（Okui et al., 2021）。また、重力波の鉛直波数スペクトルを全球で調べ、レーダー・衛星観測との整合性を確認するとともに、東西風ジェット下部の鉛直シアーが重力波の飽和に与える影響を明らかにした。

This study で は, high resolution ハ イ ト ッ プ big モ 気 circulation デ ル を with い て, big に 気 gravity waves (hereinafter, gravitational waves) cut に の service profile し な が ら middle big 気 の mechanics - move お よ び far combined with process line analytical を の っ て い る. Middle big 気 で は, large fluctuations 気 に よ る exercise の redistribution に よ っ て radiation で definitely ま る tectonic と は big き く different な る cycle, temperature field が form, maintain さ れ て い る. The gravitational wave <s:1> characteristic に the middle circle <s:1> cycle <e:1> 駆 moves the な service at the にお て て center を effect たす. し か し, when space ス ケ ー ル が small さ い wave で あ る た め, multiple く の 気 hou モ デ ル で は gravitational wave に よ る exercise conveying は パ ラ メ タ リ ゼ ー シ ョ ン に よ っ て performance さ れ て い る. Gravitational wave そ の も の を parsing で き る global a others な デ ー タ セ ッ ト は very less に な く, こ の た め に gravitational wave の middle big 気 mechanics に お け る service cut に は not interpret な point more than が く あ る. This study で uses the で るJapanese Atmospheric General Circulation Model for the Upper Atmosphere Research (JAGUAR) は, gravitational wave を Yang に Cha う global モ デ ル で, surface か ら lower heat sha-lu ま で の all the neutral 気 を containing む モ デ ル と し て は world ト ッ プ レ ベ ル つ を の of the resolution. こ の モ デ ル を デ ー タ assimilation シ ス テ ム JAGUAR - DAS (Koshin et al., 2020, 2022) で made さ れ た to デ ー タ で nt し, early in the northern hemisphere winter の representation be 験 を be applied し た. こ の results を, in recent years, 発 さ れ た three dimensional residual circulation の theory (e.g., Kinoshita et al., 2019) な ど も with い な が ら parsing し て い る. When the annual に は, stratified sha-lu has flared に す seaborne る winter stratification sha-lu, middle sha-lu の 応 answer メ カ ニ ズ ム を べ, gravitational wave に よ る プ ラ ネ タ リ ー wave の 発 raw が upper middle sha-lu の warming を も た ら す こ と を し, paper と し て 発 table し た (Okui et al., 2021). ま た, gravity wave の vertical wavenumber ス ペ ク ト ル を global で べ, レ ー ダ ー 観, satellite measurement と の integrated を confirm す る と と も に, what the wind ジ ェ ッ ト lower の straight シ ア ー が gravitational wave の saturated with え に る influence を Ming ら か に し た.

项目成果

Formation of the double stratopause and elevated stratopause associated with the major stratospheric sudden warming in 2018/19

• DOI: 10.5194/egusphere-egu21-9322
• 发表时间: 2021-02
• 作者: H. Okui;Kaoru Sato;D. Koshin;S. Watanabe

重力波解像大気大循環モデルを用いた成層圏突然昇温時の中層大気力学変動の研究

利用重力波解析大气环流模型研究平流层突然变暖期间中层大气动力学变化

• 发表时间: 2021
• 作者: 奥井晴香;佐藤薫;小新大;渡辺真吾
• 通讯作者: 渡辺真吾

Contribution of gravity waves to the universal vertical wavenumber (m^(-3)) spectra revealed by a gravity-wave permitting general circulation model

引力波允许大气环流模型揭示的重力波对通用垂直波数 (m^(-3)) 谱的贡献

• 发表时间: 2021
• 作者: Haruka Okui;Kaoru Sato;Dai Koshin;Shingo Watanabe
• 通讯作者: Shingo Watanabe

Formation of a Mesospheric Inversion Layer and the Subsequent Elevated Stratopause Associated With the Major Stratospheric Sudden Warming in 2018/19

• DOI: 10.1029/2021jd034681
• 发表时间: 2021-08
• 期刊: Journal of Geophysical Research: Atmospheres
• 作者: H. Okui;Kaoru Sato;D. Koshin;S. Watanabe