[P-EM13] 太陽地球系結合過程の研究基盤形成

[PEM13-02] 熱帯対流圏界層(TTL)における乱流層とオゾン鉛直分布の観測

*橋口 浩之¹、橋野 桃子¹、Wilson Richard²、荻野 慎也³、鈴木 順子³ (1.京都大学生存圏研究所、2.LATMOS-IPSL, France、3.海洋研究開発機構)

キーワード：TTL、STE、KH不安定

熱帯対流圏界層 (Tropical Tropopause Layer; 以下TTL) は熱帯域に特有の対流圏と成層圏の遷移領域であり，TTLにおける物理・化学プロセスは成層圏-対流圏間物質交換 (Stratosphere-Troposphere Exchange; 以下STE) に影響するとして重要視されている．しかしTTLを直接観測した例は少なく，また過去の研究の多くは大規模波動に着目していることから，TTLやSTEに関連するより小規模なプロセスについては未だ未解明な点が多い．そこで本研究ではTTLにおける乱流層の生成プロセスや物質輸送との関係について，STRATEOLE 2 (スーパープレッシャー気球を用いたTTL・下部成層圏観測プロジェクト) に同期して実施した観測キャンペーンデータなどを用いて解析した．観測キャンペーンは2019年11月21日～12月6日に実施され，赤道大気レーダー (EAR) による連続観測の他，同サイトからオゾン・GPSゾンデを放球した．

図は観測キャンペーン中にEARで観測された乱流強度を示し，×印は最低気温で定義された圏界面(Cold Point Tropopause; 以下CPT)である．12/1夕方～12/3に2 日程度持続する乱流層が観測されている．解析の結果，赤道ケルビン波の歪みにより東西風の強い鉛直シアと西に傾いたKH 波が見られる領域に深い対流システムが影響し，微細な(<∼150 m) 鉛直スケールでKH 不安定が複数発生し約1 kmの高度範囲で強い乱流が生成していることが示唆された. またオゾンの変動は主に赤道ケルビン波の歪みや砕波による温度の鉛直分布の変動によって起こり，二次的に乱流混合が貢献することが示された．EAR と近傍の赤道周回気球との同時観測から，乱流を生成するような大気の構造は∼500 km を超える水平スケールで広がっている可能性が示された．

さらに過去のデータを統計解析したところ，EARから得られる乱流層の高度と低軌道衛星Aura-MLSから得られるオゾンの鉛直分布は連動しており，乱流層が物質圏界面に対応することが示唆された．EAR から得られる乱流層の高度や強度は季節によって変動し，赤道ケルビン波や対流の活動度，季節風の影響が現れていた．これらの結果は，乱流層は赤道ケルビン波の歪みや砕波によって発生すること，この赤道ケルビン波の歪みや砕波はオゾンの分布を変動させることを示唆しており，EAR によって継続的に高い鉛直分解能で観測可能な乱流層がこういった大規模擾乱の指標となり得る可能性を示している．