CCSR/NIES大気大循環モデルを用いた大気エネルギー・物質循環の研究

Abstract

CCSR(気候システム研究センター)とNIES(国立環境研究所)との共同研究によって作成されたAGCM(大気大循環モデル)を用いて、簡単化した状況下での数値実験によってエネルギー・物質循環のさまざまな基礎過程を調べる3編の研究を紹介している。第1の研究は、大気と地表面間のエネルギー・水収支に係わるフィードバック機構に関するものである。ここではまず、気候モデルにおいて降水の海洋への流出プロセスが幾つかの異なる方式で表現されており、その流出スキームの違いによって東西平均蒸発量に無視できない違いが出ることを示している。また大気・陸面系の水循環と放射エネルギー収支に関して、準平衡状態での変動を調べて雲の放射強制力が重要な指標であることを示している。第2の研究では、熱帯大気における雲の組織化と短周期振動について検討している。赤道付近には東進する大規模な雲活動の活発域があり、その内部構造として西進する2日周期の変動が存在する。モデルによる数値実験の結果、この階層的雲塊構造は内部重力波と積雲対流活動の相互作用であることを明らかにしている。第3の研究では、風の4次元的場において仮想粒子を流しその粒子を追跡することによって、対流圏の南北物質輸送に係わるようなラグランジュ的循環の基本的性質を検討している。

Three researches studying the fundamental processes of the energy and material circulation by the numerical experiment under simplified conditions, using AGCM (Atmospheric General Circulation Model) developed jointly by the CCSR (Center for Climate System Research) and the NIES (National Institute Environmental Studies) are presented. The first research deals with the feedback mechanism concerning energy and water balance between the atmosphere and the earth. The run-off process of precipitation into the ocean is expressed by some different forms in climate models, and according to the different run-off schemes some remarkable differences between the mean amount of eastern and western evaporation arise. Concerning the water circulation and radiation energy balance in the atmosphere-ground system, variation in the quasiequilibrium state are investigated and then it is shown that the forced radiation by clouds is one of the important factors. In the second research, systematization of clouds in the tropical atmosphere and their short period oscillation are studied. Near the equator, there are wide areas of brisk cloud clusters which move toward east and have the internal structure moving toward west and varying with a period of two days. The numerical experiment with the model reveals that the hierarchical cloud cluster structure is due to the interaction between internal gravity waves and cumulus convection activities. In the third research, the fundamental property of the Lagrange circulation concerning the north-south material transportation in the troposphere is studied, where virtual particles are made to flow and traced in the four-dimensional field of winds.