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第 119 回 大気海洋圏物理系セミナー のおしらせ

日 時: 4月 24日(木) 午前 9:30
場 所:地球環境科学研究科 2階講堂

発表者:藤原正智 (気候モデリング講座 助教授)
題 目:赤道ケルビン波に伴う成層圏−対流圏大気交換過程と

発表者:Matti Lepparanta (Professor, Division of Geophysics, University of Helsinki)
題 目:Sea Ice Dynamics: Recent Results on Spectra and Scaling

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赤道ケルビン波に伴う成層圏−対流圏大気交換過程と (藤原正智) 発表要旨 :

  
 熱帯対流圏界面領域は対流圏大気が成層圏へ恒常的に輸送されている主要な場 
 所であると考えられており、成層圏の大気微量成分濃度・分布を規定している 
 重要な領域である。例えば、ここ40年の間に成層圏の水蒸気濃度は年1%の割 
 合で急速に増加していることが最近広く知られるようになり、それがオゾン層 
 回復の遅延をもたらしていることが懸念されているが、そもそも熱帯対流圏界 
 面領域において成層圏へ入る水蒸気濃度がどのような力学過程で決まっている 
 のかについては、長年議論されてきているにも関わらず未だに決着していない。 
 これまで主に注目されて来た過程は、成層圏子午面循環(いわゆるBrewer- 
 Dobson循環)に伴う経度方向一様でゆっくりとした上昇流による引き上げと、 
 西太平洋から東インド洋域など地域的に限定されている背の高い積乱雲活動に 
 伴う過程であったが、特に後者は観測的証拠をとらえることが容易でないため、 
 概念的直観的研究の域をなかなか出ることが出来ていないように発表者には思 
 われる。最近では、気温やオゾンや放射加熱率の高度分布を詳細に見直すこと 
 によって、対流圏界面を面ではなく数kmの厚みを持った層・領域ととらえた方 
 がいいのではないかという新しい考え方(TTL=Tropical Tropopause Layer) 
 が浸透しつつある。TTL内における準水平輸送の役割に着目する研究者も増え 
 ている。力学、光化学、微物理学、放射学の各専門家が、そして理論屋、デ− 
 タ解析屋、観測屋がそれぞれの得意技とそれぞれの視点を持ってTTLにまつわ 
 る議論に挑んでいるといった状況である。 
  
 私自身は、1995年に実施したインドネシアにおけるオゾンゾンデ集中観測の結 
 果から、対流圏界面領域を伝わる赤道ケルビン波、つまり惑星規模擾乱の役割 
 に注目するようになった[Fujiwara et al., JGR, 1998]。SOWERプロジェクト 
 によるガラパゴスによる水蒸気ゾンデ観測の結果からは、赤道ケルビン波が対 
 流圏界面領域を乾燥化させるメカニズムを持っていることを見出し[Fujiwara  
 et al., GRL, 2001]、大気大循環モデルを用いた数値実験によって、この種の 
 波動が、熱帯対流圏界面領域における主要な擾乱であることを確認し、その活 
 動度の季節性・経度依存性を指摘した[Fujiwara and Takahashi, JGR, 2001]。 
 最近では、インドネシアで稼働し始めている赤道大気レーダー(EAR)によっ 
 て、対流圏界面ケルビン波の破砕に伴い乱流強度が増大した領域が理論通りの 
 位相部に出現していることをとらえることに成功している[Fujiwara et al.,  
 GRL, 2003]。 
  
 本発表では、熱帯における成層圏−対流圏大気交換過程研究の歴史と現状を概 
 観し、自らが提案してきた惑星規模擾乱の役割を総括した上で、新天地である 
 札幌において今後この課題に取り組むにあたっての方針についてお話したいと 
 思います。 
  
  
  

Sea Ice Dynamics: Recent Results on Spectra and Scaling (Matti Lepparanta) 発表要旨 :

  
 A brief introduction is given first into the dynamics of sea ice, 
 consisting the description of mechanical state of drift ice, rheology, 
 and the conservation laws of ice and momentum. Recent results are then 
 presented on two themes: scaling of sea ice dynamics and the variance 
 spectra of ice velocity. The momentum equation is analysed for scaling 
 and key non- dimensional quantities. So-called free drift is governed 
 by the roughness ratio of the upper and lower ice surfaces, while for 
 drift in the presence of internal friction the ratio ice strength to 
 external forcing provides a length scale, which classifies the 
 dynamics in different basins. The use of ice tanks to study mechanical 
 properties of drift ice floe fields is discussed with examples shown 
 of uniaxial compression tests. The frequency spectra of sea ice is 
 analysed based on analytical sea ice - ocean boundary layer (OBL) 
 modelling. The principal time scales are the response times of ice and 
 OBL, Coriolis period, and adjustment time of the ice volume. The full 
 two-body problem needs to be solved: an ice-only model gives too weak 
 inertial signal while a locked ice-ocean model puts the general 
 variance level too much down for the ice. The dominant property of 
 internal dynamics is to conserve energy in the feeded frequency since 
 the ice stress is at on/off state for converging/diverging motion but 
 the general sub- linear nature sea ice rheology has an additional 
 tendency to transfer kinetic energy toward lower frequencies. 
  
   

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連絡先

石渡 正樹 @北海道大学大学院地球環境科学研究科
大気海洋圏環境科学専攻 物理系
mail-to:momoko@ees.hokudai.ac.jp / Tel: 011-706-2359