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大気重力波と一般流の
相互作用
＆
自己紹介
元 東京学芸大学 教育学部 環境総合科学課程
自然環境科学専攻 気象学研究室
現 今村研M１ 樋口武人
＜自己紹介＞
＜経歴＞
・新潟県立新発田高等学校
→ラグビーに熱中。高校３年のときに新
潟代表として国体出場。勉強は・・
・東京学芸大学 教育学部
→気象学研究室所属。気象学全般の勉
強と卒業研究を行う。
＜趣味＞
・スポーツ観戦（野球、ラグビー、相撲）
・ランニング
・釣り
・マリオカート（ＳＦＣ)
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１．はじめに
• 重力を復元力として生じる大気の波動を大気
重力波という。日々の天気に直接関与しない
が、鉛直方向に運動量を輸送し、地球の大気
大循環に大きく影響を与える。
＜目的＞
• 大気重力波の鉛直伝播特性及び、鉛直伝播
した大気重力波と一般流の相互作用につい
て数値シミュレーションで再現し、そのメカニ
ズムを理解する。
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２．重力波の鉛直伝播
•
•
波型の山岳によって重力波を強制
線形化した運動方程式、静水圧平衡の式、連続の式、断熱
変化の式から得られた重力波の鉛直伝播を表現する方程
式に基づき計算
基本場
u  u0 , w0  0
山岳を仮定した場合
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２．重力波の鉛直伝播（計算結果）
＜西風10m/s＞
＜西風30m/s＞
＜西風50m/s＞
＜西風100m/s＞
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３．重力波によって生成される一般流
＜概要＞
臨界高度（波の位相速度と一
重力波は位相速度の方向に運
般流の風速が等しい高度）で
動量を持っている。
重力波は完全に吸収される。
大気の摩擦・粘性があ
る領域
重力波の減衰が生じ、
運動量を大気へ与える
位相速度の方向
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３．重力波によって生成される一般流
＜計算方法＞
場の回転は無いものとし、ｘ－ｚ平面の運動を考えた
とき重力波によって生成される一般流は、粘性のあ
る場合のx方向の運動方程式を用いて計算される。
①
②
③
①：一般流の時間変化 ②渦粘性による一般流の変化
③：重力波の運動量フラックスの吸収
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３．重力波によって生成される一般流
＜計算結果＞
高
度
(km)
平均東西風
(m/s)
位相速度10m/sの重力波による一般流の時間変化
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３．重力波によって生成される一般流
＜運動量フラックスとの比較＞
高
度
(km)
平均東西風
(m/s)
一般流の時間変化
重力波が輸送する運動量フラックスの時間変化
（運動量フラックスの単位：
kg / m)  s 2
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4．準２年周期振動の再現
準２年周期振動： 下部成層圏で東風と西風が約２６カ月
周期で交代する赤道域特有の現象。
赤道付近では様々
な振動数を持つ重
力波が鉛直伝播。
↓
重力波が関わっ
ている。
図：カントン島における月平均東西風の時間と高度による変化Ｗは
西風、Ｅは東風を表し、風速の単位はm/s
（『一般気象学』より）
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4．準２年周期振動の再現
＜計算方法＞
東風と西風を交互に再現するために、西進重力波と
東進重力波の両方を前の計算で用いた方程式の運
動量フラックス吸収を表す項に組み込み、一般流を
再現する。
西進重力波と東進重力波の運動量
フラックスの吸収を含ませる。
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4．準２年周期振動の再現
高
度
(km)
平均東西風
(m/s)
準２年周期振動の再現結果
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4．準２年周期振動の再現
＜観測との比較＞
再現された平均東西風速分布の時間―高度断面図
（実線：風速[m/s]、網掛け域：東風）
観測された準２年周期振動の時間―高度断面図
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５．まとめ
＜重力波の鉛直伝播＞
• 平均東西風等を変化させて計算を行い、重力波の
鉛直伝播特性を把握することができた。
＜一般流の再現＞
• 重力波が輸送する運動量と比較することで、生成さ
れる一般流のメカニズムを理解できた。この計算方
法を用いて準２年周期振動に近い結果が得られた。
今後について
• 金星大気のスーパーローテーションに関する数値シ
ミュレーションを行っていきたい。
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