大気力学分野について

大気力学分野(全球スケール)

数値モデルを用いた物理現象の理解、将来予測

全球分野では、全球大気の構造と変動メカニズムを解明するため、GCM(General Circulation Model; 大気大循環モデル)やCTM(Chemical Transport Model; 化学輸送モデル)といった、大気の運動を数値的に解くプログラム「数値モデル」を用いて様々な研究を行っています。数値モデルでは、条件を自由に変えて大気状態に関する計算できる所に面白さがあります。実際、数値モデルを用いて何ができるか、以下に例を挙げてみます。

 
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○将来の地球はどうなるの?
      →温室効果気体(CO2など)の濃度を徐々に上げる実験を行って解析
○オゾンは観測が少ない。でもオゾンの詳しい分布が知りたい!
      →観測値、GCM、CTMを組み合わせて推定
○モンスーンに対する海の役割を知りたい
      →海の温度を変えてモンスーンがどう応答するか調査
○高低気圧の活動の物理的性質が知りたい。でも現実は複雑すぎる・・・
      →地形を取り払って全球を海にすればシンプル!(水惑星実験)

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左図:(奥)現実実験、(前)水惑星実験、の水平風ベクトル(500hPa)。

地形・海陸分布・海水面温度などの影響で、現実実験では日本付近のように 高低気圧の活動が活発な場所(〜ジェット気流が強い場所)が存在します。 水惑星実験ではこれらの影響を取り去り、純粋な高低気圧の活動を見ることができるのです。

 
 

大気循環の解析手法の開発

私たちはまた、大気大循環(=地球全体の大規模な大気の流れ)を解析する独自のプログラムを開発しています。このプログラムを用いると、全球的な「熱・角運動量の輸送」「物質の輸送」「エネルギーとその変換」を正確に見積もることができます。こうすることで、「現象の理解(例:オゾンホール、成層圏突然昇温、北極振動)」「年々変動・将来予測の解析」「数値モデルの性能の評価」に役立つと考えています。

 
 

大気力学分野(メソスケール)

概要紹介

メソ分野では、全球分野よりもさらに狭い領域、メソスケールにおける気象を扱っています。メソ 気象とは主に水平スケールが2〜2000kmの現象を指しており、代表的には台風、前線、積雲対流、降 雪などが対象です。また日頃の天気予報もこの分野であり、本講座でも気象庁より貸与された数値モ デルを用いて宮城県の局地気象予報システム(Down-Scaling Simulation System: DS3)を構築し、日々 の予報精度の向上に向けた研究も進めています。

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 また本講座では、2006年8月と2007年6月に仙台空港において、他研究機 関と合同でコヒーレントドップラーライダーによる海風の観測を行いました。 (2007年2月にも観測予定)この観測実験は空港周辺の海風の微細な構造を 観測することと、DS3の計算結果とライダー観測結果を比較することによる 風の立体的な検証と現象の理解が目的です。

 

やませ

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 東北地方の梅雨から初夏にかけて起きる「ヤマセ」に伴う 広範囲の下層雲は、農業などに影響を及ぼすだけではなく、日 射も遮るため、地球の放射収支などにも大きな影響を与えるた めこの現象の詳細を調べることは非常に重要です。しかし、下 層雲の個々の雲のスケールは数百m程度と小さいためその形 成・変質過程を調べるには観測による調査と高解像度のモデル によるシミュレーションを用いた分析が必要となります。 図6は2003年ヤマセ時の鉛直積算雲水量(任意の地点の直上 にどれ位水分があるか)。モデルでは細かい構造が出ておらず量 的にも多めに計算されています。

 
 

数値シミュレーション

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図は数値シミュレーションの一例で、夜間に東京御園から冷気流が発生し、 重力流として建物群の密在する都市域に流出する様子が示されています。 (黄色は都市群、青色は冷気)。

 
 

大気力学分野・各研究へのリンク

大気力学分野・各研究について

(更新途中:070713)


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Last-modified: 2007-07-13 (Fri) 15:34:56 (3755d)