研究課題
「大型大気レーダー国際共同観測データと高解像大気大循環モデルの融合による大気階層構造の解明」

研究期間：2016年10月～2022年3月
研究代表者：佐藤 薫（東京大学大学院理学系研究科 教授）

テーマ3. 大気階層構造と南極大気固有現象の物理的解明
F. PANSYレーダー夏季観測に基づく中間圏の重力波広帯域スペクトルの研究
(Sato et al., 2017)

研究のねらい

極域は環境が過酷なため、大規模な観測装置による精密観測は難しかったが、南極初の大型大気レーダーであるPANSYレーダーが昭和基地に設置されたことで、南極中間圏の精密観測が可能となった。南極の夏季は白夜で中間圏が常に電離し、夏季の極中間圏雲由来のエコーが受信されるため、50日に及ぶ連続時系列が取得できる。この夏季データにより重力波の広帯域スペクトル特性を明らかにする。

実施方法・実施内容・成果

PANSYレーダーの3年間の夏季連続観測データを用いて、中間圏での重力波の取りうる広い周期帯のスペクトル特性を解析した。重力波の運動量輸送は、短周期成分が主に担うと考えられてきたが、本研究の結果は比較的長周期（1時間～1日）の重力波が担うことを示す、予想を覆す結果であった（図9）。また、観測により推定された重力波による大循環駆動力が大循環のスピードと整合的であることも分かった。

成果の位置づけや類似研究との比較

これまでの中低緯度で行われた中間圏の連続観測は1日の昼間の十数時間に限られていた。南極という地の利を生かして得た、中間圏の広帯域スペクトルは他に例がない。