[A-AS01] 大気の鉛直運動を基軸とした地球環境学の新展開

[AAS01-02] 超高解像度全球シミュレーションにおける深い対流とエネルギースペクトル

*松岸 修平¹、大野 知紀²、伊藤 純至³、佐藤 正樹¹、梶川 義幸⁴、河合 佑太⁵、中野 満寿男⁶、高橋 洋⁷、高須賀 大輔¹、富田 浩文⁵、八代 尚⁸ (1.東京大学　大気海洋研究所、2.気象庁　気象研究所、3.東北大学、4.神戸大学 都市安全研究センター、5.理化学研究所 計算科学研究センター、6.海洋研究開発機構、7.東京都立大学大学院 地理環境学域、8.国立研究開発法人国立環境研究所)

キーワード：全球超高解像シミュレーション、対流、鉛直流、エネルギースペクトル

大気の運動は上昇流が狭い領域に局在する深い積雲対流（積乱雲）によって駆動されている。深い積雲対流に伴う上昇流のコアはkm以下であり、数値シミュレーションで上昇流を適切に表現するためにはO(100m)のメッシュが必要とされる（Brian et al. 2003）。O(100m)シミュレーションでは積乱雲を構成する渦擾乱（ラージエディ）が解像され、より現実的な上昇流が表現される。本研究では3.5km-220mの全球大気シミュレーションを実行し鉛直対流の挙動および大気のエネルギースペクトルについて調べた。使用したモデルはNICAM(Satoh et al. 2014)である。解像度は3.5km, 1.7km,870m, 440m, 220mを用いた。DYAMOND1(Stevens et al. 2019)の初期時刻（2016/08/01）から、3.5km実験の積分を開始し、段階的にスピンアップを行い、解像度の高いシミュレーションの初期値を作成し実行した。
鉛直風速について、各解像度におけるグリッドスケール鉛直風速の最大値99パーセンタイル値は増加する。しかし、水平数度スケールに平均してみた場合にはむしろ解像度が高いほど鉛直風速は弱く、大気の循環としては弱くなるように見える。
全球のエネルギースペクトルを計算した。鉛直風速のエネルギースペクトルには収束性の兆しが見られた。また、水平運動エネルギースペクトルは、870mから大きく変化が見られ、成層圏へのエネルギーの注入が増加する様子が確認された。これは解像度1km以下では、重力波等で注入された可能性が考えられるが、注意深く調べる必要がある。
また、先行研究にならいISCCPシミュレーターによる雲判別と鉛直風を用いて深い対流を診断し解析を行っている。このような解析から全球に分布する深い対流が、雲システムや解像度に応じどのように変化しているのかを議論する。