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大気大循環モデルで表現される赤道域降水活動の構造解析

大気大循環モデルで表現される赤道域降水活動の構造解析. 北海道大学 大学院理学研究科 地球惑星科学専攻 山田 由貴子 DM2semi 2006/02/09. ０．もくじ. はじめに 研究背景 （観測と数値実験） 研究目的とこれまでの取り組み 時空間スペクトル解析 赤道波理論 , 時空間スペクトル 解析結果 鉛直構造解析 wave-CISK 理論 アニメーション解析 スペクトルフィルターコンポジット解析 まとめ. 研究目的とこれまでの取り組み. １． 赤道域降水活動に対する認識. Nakazawa (1988) 赤道域の降水階層構造

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大気大循環モデルで表現される赤道域降水活動の構造解析

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  1. 大気大循環モデルで表現される赤道域降水活動の構造解析大気大循環モデルで表現される赤道域降水活動の構造解析 北海道大学 大学院理学研究科 地球惑星科学専攻 山田 由貴子 DM2semi 2006/02/09

  2. ０．もくじ • はじめに • 研究背景 （観測と数値実験） • 研究目的とこれまでの取り組み • 時空間スペクトル解析 • 赤道波理論, 時空間スペクトル • 解析結果 • 鉛直構造解析 • wave-CISK 理論 • アニメーション解析 • スペクトルフィルターコンポジット解析 • まとめ

  3. 研究目的とこれまでの取り組み

  4. １．赤道域降水活動に対する認識 • Nakazawa (1988) • 赤道域の降水階層構造 • クラウドクラスター, スーパークラスター, MJO

  5. ２. APE; Aqua-planet experiment project AGUforAPE CSIRO 水惑星比較実験 T42程度の解像度の結果 2005/04/20-22, Reading GSFC LASG K1JAPAN MGO NCAR UKMO

  6. ３． これまでの取り組み • 水惑星条件におけるモデルパラメタ依存性調査 • 潤沢な?計算機資源 (スパコン) を使って, とにかくたくさん?の実験をする • パラメタ空間マップを作る • まずはどんな降水分布パターンを取りうるのか？ • そのパターンはどのくらいのパラメタ空間で存在するのか • その上で, 理論的考察をして整理する (できたらいいな) • キーワード: wave-CISK, 水蒸気移流 • 水平解像度依存性実験 • モデル: AFES (AGCM for Earth Simulator; CCSR NIES AGCM ver 5.4.02 の並列化効率を高めた), 積雲スキーム使用せず • 解像度:T39L48 (水平格子 330km), T159L48 (水平格子 80 km)

  7. ４．水平解像度依存性 （降水赤道上 ｘ-ｔ 図 ） T39L48_non T159L48_non

  8. 時空間スペクトル解析

  9. ６．赤道波 (Matsuno,1966) • Matsuno (1966) • 赤道ベータ面浅水方程式系 44.7 m/s 1300 km

  10. ６．赤道波 (Matsuno,1966) • Matsuno (1966); 分散曲線と解の構造 慣性重力波 混合ロスビー重力波 ケルビン波 ロスビー波

  11. ７．時空間スペクトル(Wheeler and Kiladis 1999) • Wheeler and Kiladis (1999) • NOAA: Twice-daily, 2.5grid, 1979/01--1996/08, 15N-15S • 「バックグラウンドスペクトルとの比」を取ることで, ケルビン波シグナルと MJO シグナルを分離 • 等価深度 • 鉛直第一モード, 　 鉛直第二モード, … 30 m/s 22.3 m/s 15 m/s 11 m/s 9 m/s 2500km

  12. ８．時空間スペクトル （降水、比湿） 比湿 （下層: σ=0.85） 降水

  13. ９．時空間スペクトル （温度、東西風） 比湿 （上層: σ=0.25） 比湿 （上層: σ=0.25）

  14. 鉛直構造解析

  15. １０．時空間スペクトル(Wheeler and Kiladis 1999) • Wheeler and Kiladis (1999) • NOAA: Twice-daily, 2.5grid, 1979/01--1996/08, 15N-15S • 「バックグラウンドスペクトルとの比」を取ることで, ケルビン波シグナルと MJO シグナルを分離 • 等価深度 • 鉛直第一モード, 　 鉛直第二モード, … Lz=19 km 14 km 10 km 6.8 km 5.6 km

  16. １１．時空間スペクトル(Wheeler and Kiladis 1999) Lz=19 km c =30 m/s 10 km 15.8 m/s 14 km 22.3 m/s 6.8 km 10.9 m/s 5.6 km 8.9m/s

  17. １２．moist-Kelvin • Reduced gravity • 浅水系で考えると… • 重力波の速度 • 加熱を受けると遅くなる

  18. １３．wave-CISK モデル 鉛直モード 加熱分布 • Yoshizaki(1991a), 保坂 (199?) • 赤道ベータ面、ブジネスク系、線型 変数の座標位置 加熱の パラメタリゼーション 境界条件

  19. １４．wave-CISK (加熱なし)

  20. １５．wave-CISK (第１モード加熱) 加熱分布

  21. １６．wave-CISK (第１、２モード加熱)

  22. １７．wave-CISK (第１モード加熱)

  23. １８．wave-CISK (第１、２モード加熱)

  24. １９．偏東風移流 -7 m/s

  25. ２０．理論から得られる予想 • wave-couple していれば • 位相速度は第１モードと第２モードの間くらい • 鉛直構造の位相は進行方向に向かって逆に傾く（温度、風速、ジオポテンシャル） • wave-couple していなければ • 位相速度は第１モードより遅い？ • 鉛直構造の位相の傾きは見られない • 背景風を考慮すると？ • 位相速度は、遅くなる？速くなる？

  26. ２１．アニメーション解析

  27. ２２．アニメーション解析

  28. ２３．アニメーション解析

  29. ２４．コンポジット解析

  30. ? ? ? ? • 解析上の問題 • 参照点の取り方の任意性が大きい • 抽出したい構造がぼやける、イメージがつかみにくい ２５．コンポジット解析 • 解析上の重大な問題 • とにかく面倒くさいっ！！！ • たくさんの実験ケース …やってらんないっ！！！

  31. ２６．スペクトルフィルターコンポジット解析２６．スペクトルフィルターコンポジット解析 • Wheeler and Kiladis (2000) • Data: NOAA OLR, NCEP Reanalysis • スペクトル空間のある領域だけ取り出して実空間に戻す • 上記データに対して, OLR の極大値を参照点としてコンポジットする • 我々の実験結果に対して • 批判もあるだろうが、イメージ作りのためにやってみる価値あるかも

  32. ２７．スペクトルフィルターコンポジット解析２７．スペクトルフィルターコンポジット解析 1.0 -4 -1 3 gravity filter advect filter kelvin filter -28 -15 15

  33. ２８．ケルビン波フィルター

  34. ２９．西進重力波フィルター

  35. ３０．移流フィルター

  36. ３１．ケルビン波フィルターコンポジット

  37. ３２．西進重力波フィルターコンポジット

  38. ３３．移流フィルターコンポジット

  39. ３４．ケルビン波フィルターコンポジット

  40. ３５．西進重力波フィルターコンポジット

  41. ３６．移流フィルターコンポジット

  42. ３７．西進重力波 or 移流 ？

  43. ３８．まとめ • まとめ • 。。。。 • 課題 • 解析上のこまごま • wave-CISK の説明の精度, 簡単モデルから複雑モデルへ • 積雲パラメタリゼーション問題 • wave-CISK ではない可能性の検討

  44. ３９．移流を考慮した分散曲線 －７ｍ/ｓ とした場合

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