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成層圏から対流圏へのプラネタリー波束の下方伝播について

松山, 裕矢 MATSUYAMA, Yuya マツヤマ, ユウヤ 九州大学

2023.03.20

概要

九州大学学術情報リポジトリ
Kyushu University Institutional Repository

Downward Propagation of Planetary Wave Packets
from the Stratosphere to the Troposphere
松山, 裕矢

https://hdl.handle.net/2324/6787421
出版情報:Kyushu University, 2022, 博士(理学), 課程博士
バージョン:
権利関係:

(様式3)













:松山裕矢
: Downward Propagation of Planetary Wave Packets from the
Stratosphere to the Troposphere
(成層圏から対流圏へのプラネタリー波束の下方伝播について)


















気象庁作成の再解析データ(気象庁 55 年再解析データ; JRA-55)と大規模アンサンブルデータ
(database for Policy Decision making for Future climate change; d4PDF)を用いて、北半球冬
季におけるプラネタリー波束の下方伝播についての統計的な特徴を調べた。波の伝播を調べるため
の指標として、Eliassen-Palm flux (EPF; Andrews et al., 1987) と Plumb (1985) の wave activity flux

(WAF) を用いた。
最初に、下方伝播事例(Downward Propagation 事例; DP 事例)の統計的特徴を、JRA-55 を用
いて調べた。DP 事例は、EPF に基づいて抽出した。北半球においては、多くの DP 事例は西半
球で発生していたが、東半球に発生していた事例もあった。抽出した事例の経度分布と、事例
日における 30hPa 面の WAF の鉛直成分(WAFz)についての経験的直行関数(Empirical Orthogonal
Function; EOF)解析の結果に基づき、これらの事例を分類し四つの事例群を作り、それぞれに
ついて合成図解析を行った。西半球の事例では、西半球における波束の下方伝播の強度と、以
下の三つの指標(順圧的に発達したアリューシャン高気圧の強度、対流圏への低気圧の引き込
みの強度、そして下方伝播の領域の下部に存在する低温偏差の大きさ)の間に、正の相関関係
があった。東半球の事例においても、事例の発生経度は異なるが、定性的な特徴は西半球の事
例のものに類似した特徴を示した。
一方、d4PDF においても、JRA-55 での解析と同様な DP 事例の経度分布が得られた。それに
加えて、西半球に二つの大きな事例数ピークが存在していた。JRA-55 の解析と同様に、事例を
経度分布に基づいて分類し、合成図解析を行った。事例日前の上方伝播の経度の違いと、等圧
面高度場の東西波数 1 成分の山が存在する経度の違いによって、これら二つの事例数ピークが
形成されていると考えられる。
次に、JRA-55 に基づき、局所的に発生する下方伝播事例(Localized Downward Propagation 事
例; LDP 事例)の統計的特徴を調べた。LDP 事例は 30 hPa 面の WAFz に基づいて抽出した。波
束の下方伝播は局所的に発生するので、必ずしも EPF で下方伝播が見られるわけではない。LDP
事例の経度分布は、d4PDF の DP 事例の経度分布と似ており、西半球に大きな二つの事例数の
ピーク、東半球に弱い事例数のピークが存在した。LDP 事例の下方伝播の経度幅のヒストグラ
ムも二つの大きなピークを持っていた。これらの特徴に基づいて分類した五つの事例群につい
て合成図解析を行った。その結果、広い LDP を持つ西半球の事例は、LDP が発生する領域下方
の対流圏における低温偏差の強化に寄与していることがわかった。しかしながら、狭い LDP を
持つ事例は事例数が少なかったため、統計的に有意な結果を得ることはできなかった。

さらに d4PDF に基づき、同様の LDP 事例の統計的解析を行った結果、LDP 事例の発生経度
と経度幅について、JRA-55 を用いた場合と類似した分布が得られた。その分布に基づく同様な
事例群の合成図解析により、すべての事例群について統計的に有意な結果を得ることができた。
特に、狭い LDP の事例も含めて、LDP 事例時の対流圏における気温偏差の統計的な特徴を明ら
かにすることができた。

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参考文献

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