南半球対流圏循環の年々変動及びその成層圏との関係

概要

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対流圏と成層圏の大規模力学結合を理解することを目的として, 米国気象センター(NMC)が提供する1979年から1993年までの全球解析データセットを用い, 南半球対流圏における平均東西風, 及び大規模波動の活動性の季節進行の年々変動を調べた. まず, 年々変動の尺度として, 300hPaにおける帯状平均東西風の15年間の分散を日毎に計算したところ, 南緯60度と40度の2つの緯度帯で, ほぼ一年中分散が極大を持つ様子が見られた. 南緯60度と40度の東西風速の差で定義した平均東西風インデックスZIは, 冬季南半球対流圏の平均東西風の緯度分布に見られる2種類の典型である, 単一ジェット構造と二重ジェット構造のよい指標となることがわかった. ZIを用いて平均東西風の季節進行をDS(二重→単一ジェット)年とSD(単一→二重ジェット)年の2種類の年に分類した. すなわち, DS年の平均東西風は, 冬の前半(5〜6月)の二重ジェット構造, 及び後半(8〜9月)の単一ジェット構造により特徴づけられ, 一方, SD年には平均東西風は, 冬の前半には単一ジェット構造を持ち, 後半に二重ジェットへとその構造を変化させる. DS年とSD年の出現の様子は, Shiotani at al.(1993)により示された, 南半球上部成層圏における極夜ジェット構造の2種類の年の出現の様子とよく対応している. 次に, 大気波動の活動性をEliassen-Palm(E-P)フラックスを用いて診断した. E-Pフラックスの水平成分は, 5〜6月にDS年とSD年の間ではっきりとした違いが見られた. その時間変動は平均東西風の時間変動に先立って起こっている. これは惑星規模波動・総観規模波動を含めた波全体の活動性の変動が, 単一ジェットと二重ジェットの間の構造の遷移に重要な役割を果たしていることを示唆している. 南緯60度付近のE-Pフラックスの鉛直成分の東西波数1成分は, 500hPa面においては冬の間, 単一ジェット時に二重ジェット時より大きな値を持ち, 平均東西風構造とよく対応している. 4〜6月には, 500hPa面におけるこの鉛直成分の大きさが1OOhPa面にも反映され, 単一ジェット構造が見られる年より二重ジェット構造が見られる年のほうが, その大きさは小さい. しかし, 8〜11月には, 東西波数1のプラネタリー波は, 対流圏で二重ジェット構造が現れた年に, より効率的に成層圏へ伝播し, 1OOhPaにおけるE-Pフラックスの鉛直成分の大きさも, より大きくなっていることがわかった.
社団法人日本気象学会の論文
1996-08-25

南半球対流圏循環の年々変動及びその成層圏との関係

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