新しい東方伝播コヒーレント大気構造の発見:赤道モドン

Rostami &Zeitlin [1] は、湿潤対流回転浅水モデル [2, 3] で、最近、定常的で寿命が長く、ゆっくりと東向きに移動する大規模なコヒーレント ツイン サイクロン、いわゆる「赤道モドン」を報告しました。 .この改良されたモデルは、地球や他の惑星のジェットと渦の安定性の研究にすでに適用されています [4, 5]。東に伝播する惑星規模のシステムには、ケルビン波とマッデン・ジュリアン振動 (MJO) [6] があります。前者は伝搬速度が速すぎます (約 50 m/s) が、後者は非常に遅い位相速度 (約 5 m/s) です。

熱帯大気の謎の 1 つは MJO の動的な性質であることに言及する価値があります。MJO は、周期的に発生する大規模な強化された深い対流のパターンであり、インド洋から海上大陸をゆっくりと東に移動し、海で消滅します。パシフィック。 MJO は 1972 年にマッデンとジュリアンによって約半世紀前に発見され [6]、その構造と特性については多くのことが知られていますが、その動的な性質は明確には理解されていません。特に、MJO イベントがゆっくりと東に移動している理由は不明のままです。気候モデルはそれを再現するのが困難です。キムら。 (2011) [7]。ケルビン波は、安定した大規模な東向きの構造を生成できる赤道波の唯一の種であり、MJO よりもはるかに速い速度を持っています。 MJO の単純化されたモデルが存在します。 Majda and Stechman (2009) [8]、または本質的に非線形。ハーテル等。 (2013) [9]、それらのすべては基本的に水分の動的な役割に依存しています.

MJOのスケールとゆっくりと東向きの位相速度の両方を説明する際に、MJOを大規模な大気の流れと湿った対流の間の線形波動相互作用として通常提示する以前の理論的研究の束の能力は疑わしい.したがって、熱帯気象学における課題の 1 つは、MJO の動的な性質を説明することです。この現象の動的な起源、形成、または発展の説明については、コンセンサスがありません。 Rostami と Zeitlin によって提示された赤道モドンが MJO のすべての力学的特徴を説明できると主張するには時期尚早です。それにもかかわらず、それは MJO の最も粗雑な機能を示しています。赤道に沿った東向きの伝播、遅い位相速度、流体力学的コヒーレント構造、湿り対流の収束帯、および正確な解を持つことは、Rostami と Zeitlin の Modon によって保証されています。

しかし、MJOイベントの「バックボーン」を提供できる、赤道に沿ってゆっくりと東に移動する「乾燥した」動的構造が存在するかどうかという疑問が生じます。線形の赤道波のスペクトルは十分に確立されているため、そのようなオブジェクトは必然的に非線形である必要があります。中緯度 f の流体層には、定常的に東に移動する構造が存在します。 -平面、いわゆるモドン、Larichev と Reznik (1976) によって発見された準地衡 (QG) 方程式の正確な双極子解 [10]。古典的なモドンは QG 近似で解析的に発見されましたが、最初にコンピューター支援解析によって、次に直接数値シミュレーションによって、対応する解が f<上の親回転浅水 (RSW) モデルにも存在することが示されました。 /em> -飛行機。

先駆的な論文で、Yano と Tribbia [11] は、MJO が球面幾何学のそのようなモドンに関連している可能性があるという考えを思いつき、接平面と同様に、同等の順圧モドンが球面の RSW に存続することを示しました。 .赤道ベータ面における RSW の熱帯大気のダイナミクスを理解するための原型モデル。赤道では一貫した QG 近似がないため、既知の modon 解を借用することはできません。

Rostami &Zeitlin が最近の論文で適用した直感的なアプローチは、海洋学における長波近似 (Gill 1982) [12] と呼ばれる RSW の動的領域であり、小さな圧力変動に対応し、主要な次数に次の方程式を与えます。 modon ソリューションを許可します。この準順圧レジームは、赤道大気の非発散バランス モデルである Charney (1963) [13] の RSW アナログです。このモデルと大規模な熱帯運動との関連性は、規模とデータの分析によって裏付けられています。 Rostami と Zeitlin は、このレジームでモドン解を構築し、これらの漸近解を使用して完全な RSW モデルで高解像度の数値シミュレーションを初期化し、コヒーレントな双極子定常東方移動構造が発生し、持続することを示しました。その後、凝縮と蒸発を伴う水分の混入が、長時間のコヒーレンスを乱すことなくモドンを強化し、いくつかの特定の対流パターンを生成することを示しました。

参考文献:

<オール>

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