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第 198 回 大気海洋物理学・気候力学セミナー のおしらせ

日　時： 10月 8日(木) 午前 09:30
場　所： 低温科学研究所 3階 講堂 Auditorium, Institute of Low

発表者：飯島　裕司 \\YUJI IIJIMA (大気海洋物理 学・気候力学コース D3 \\Course in atmosphere-ocean climate dynamics, DC3)
題　目：南極周極流域における海洋中規模渦スケー ルの大気海洋結合の時空間変動 \\Spatio-temporal variability of air-sea coupling on oceanic meso-scale along the Antarctic circumpolar current

発表者：清水　健作 \\Kensaku Shimizu (大気海洋 物理学・気候力学コース D2 \\Course in atmosphere-ocean climate dynamics, DC2)
題　目：温度基準ゾンデの開発と気球観測における 温度計測誤差の評価 \\Development of temperature sonde and evaluation of temperature measurement error in balloon-born observation

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南極周極流域における海洋中規模渦スケー ルの大気海洋結合の時空間変動 \\Spatio-temporal variability of air-sea coupling on oceanic meso-scale along the Antarctic circumpolar current (飯島　裕司 \\YUJI IIJIMA) 発表要旨 :

   中緯度海洋における大気海洋相互作用の研究は、主に、船舶観測
  データから数年から10年スケールの変動が、衛星観測データから
  海洋の中規模渦スケールの変動が解析されている。海洋にとって、
  前者の変動は受動的な応答であり、大気場の変動が支配的である。
  一方、後者の変動は大気場に対して能動的な応答を示し、大気境界層
  から対流圏全体に影響を及ぼすことが明らかになり注目されている。
  この変動の特徴は、海上風速と海面水温の空間分布がほぼ同位相に
  なることであり、その定量的な評価は、海面水温勾配に対する
  海上風速の空間微分の比を大気海洋間の結合係数とすることで可能
  となる。この結合係数は、大気境界層上層の風速や海面の大気安定度
  などに依存することが単純な場を考えた数値モデルから報告され
  ているが、観測データからはその詳細な性質は分かっていない。
  本研究では、大気海洋間の結合係数の性質を明らかにすることを目的
  とし、衛星観測データを用いて、水温と風速が空間的に広く変化する
  南大洋に注目した。南大洋における結合係数は、風速に対して正の
  比例関係にあることが、観測データからも明らかになった。この結合
  係数の風速依存性は、モデル結果との比較から、鉛直混合とコリオリ力
  のバランスによって説明される。また、結合係数は、その値が南半球の
  夏に大きく、冬に小さくなる季節変化を示し、結合係数の風速依存性は、
  南半球の夏に大きく、冬に小さいという季節変化を示す。以上の結果は、
  大気海洋間の結合係数は大気境界層上層の風速だけでなく大気境界層
  および海洋上層における鉛直構造の季節変化によって変動することが
  考えられる。
 

温度基準ゾンデの開発と気球観測における 温度計測誤差の評価 \\Development of temperature sonde and evaluation of temperature measurement error in balloon-born observation (清水　健作 \\Kensaku Shimizu) 発表要旨 :

　 バルーンに温度、湿度、気圧センサを吊り下げたラジオゾンデは、
  高層気象観測の１つの手法として、現在でも不可欠な存在である。
  ラジオゾンデ搭載の温度センサは、気温40度-90度、気圧10005hPa
  付近までという広いダイナミックレンジをカバーしなければならない。
  さらに、昼夜による日射変化を考慮して、十分な精度を確保する
  必要があるが、その様なセンサを作ることは困難なため、日射
  補正という便宜的な手法により、温度計の日射依存性は回避され
  てきた。
  しかしながら、温度センサに対する日射の影響は、観測時の雲量
  に依存したアルベドや、時間、季節、地域によって変化するため、
  正確な補正は不可能であった。
  このことは、近年の国際比較観測でも明らかにされたように、日中の温度
  データが製造メーカー間で有意に異なることからも明らかである。
  したがって、周囲の気温にセンサが同化するのに長時間を要し、
  日射の強くなる成層圏において、昼間の温度を正確に計測する
  ことができる温度センサは非常に重要である。
  本研究では、従来よりも応答時間が短く、そのために日射の影響
  を受けにくい温度センサを設計し、日射量を陽に計測できる
  日射センサを同時に搭載した新型の温度ゾンデを開発した。
  その飛揚データの解析から計測誤差の要因を推定したところ、
  日射によるセンサの加熱に加え、気球による食および日射で
  加熱された気球による気球後流の影響が特定された。
  これらの検討結果に基づき、測定された温度、日射量データ
  から、正確な温度を導出する補正法について検討した。
  今後は、新型温度ゾンデの優れた応答特性を生かし、同じく
  応答時間が短い水蒸気ゾンデFLASH-Bとの連接飛揚観測を行い、
  今まで知られていなかった成層圏の微細な温度・湿度構造を
  明らかにするための研究へと発展させてゆきたい。

  Development of temperature sonde and evaluation of temperature
     measurement error in balloon-born observation
        (Kensaku Shimizu) Abstract:

  Radiosondes equipped with pressure, temperature and humidity
  sensors are
  launched with rubber balloons to provide most fundamental and
  indispensable
  meteorological data.
  The temperature sensor on board radiosondes must cover huge
  dynamic range
  such as +40 to -90 degrees Celsius under the atmospheric
  pressure ranging
  from 1000 to 5 hPa.
  Due to the strong solar heating that exhibits drastic change
  between day
  and night, it is still a challenge even in nowadays for
  radiosonde sensors
  to achieve high accuracy in temperature meaurements.  The
  problem of solar
  radiation has been dealt with by introducing an empirical
  method called the
  "radiation correction."
  However, accurate correction is practically impossible since
  the radiation
  effect varies with geographical and meteorological conditions
  such as cloud
  amount and surface albedo.
  The fact is that the daytime temperature data are
  statistically different
  between those instruments depending on manufacturers as
  revealed from recent
  international intercomparisons.
  The radiation problem is still more important in the
  stratosphere where the
  solar radiation is more intense while the air density that
  controls the relaxation
  time for the sensor to the environment is much lower than that
  in the troposphere.
  In this study, we introduce a temperature sensor for
  radiosondes designed to
  have extremely short response time so that the radiation
  effect could be minimal. 
  The development of a new radiosonde that is equipped with this
  temperature sensor
  together with a pyrheliometer to accurately monitor solar
  insolation is being completed.
  Several test flights have been made under different
  meteorological conditions to
  examine the errors in the temperature measurements.
  Those identified from the anayses include the modulation of
  the solar illumination
  due to solar-balloon eclipse and an interfarence by the
  solar-heated balloon's
  slipstream.
  Based on these analyses, a precise correction method that
  takes measured temperature
  and solar illumination into account has been extablished.

  We would like to use this new instrument in our future
  research by taking advantage of
  the accurate temperature data with extremely high vertical
  resolution combined with
  the fluorescent hygrometer (e.g., FLASH-B) to explore detailed
  temperature and humidity
  structures in the stratosphere.

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