%
% Chapter 2   Wave Motion in the Atmosphere  Part I
%             2-1 INTRODUCTION
%
% 2002/07/26  森川 靖大   作成
% 2002/07/27  森川 靖大   完成
% 2002/09/15  森川 靖大   参考文献の部分を手直し
% 2002/09/23  森川 靖大   現象の各用語の修正
% 2003/01/23  森川 靖大   各節の概要を追記
% 2003/01/23  森川 靖大   各節の概要を追記
%
%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%         title and date setting         %%%%%%%%
\markboth{3-1 様々な大気現象}{3-1 様々な大気現象}
%\markright{2-1 様々な大気現象}
%\Ddate{2003/01/23}
%\Dfile{hw-02-01.tex}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%        page and section setting        %%%%%%%%
\setcounter{chapter}{2}
\setcounter{section}{0}
\setcounter{footnote}{0}
\setcounter{equation}{0}
%\setcounter{page}{1}
\setcounter{figure}{0}


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%        Counter Output Format           %%%%%%%%
\def\thesection{\arabic{chapter}-\arabic{section}}
\def\thesubsection{\arabic{chapter}-\arabic{section}-\arabic{subsection}}
\def\theequation{\arabic{chapter}-\arabic{equation}}
\def\thepage{\arabic{page}}
\def\thefigure{\arabic{chapter}-\arabic{figure}}
\def\thetable{\arabic{chapter}-\arabic{table}}
%\def\thefootnote{\arabic{footnote})}


%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%              text start                %%%%%%%%

\chapter{大気の波動 第1部}

\section{さまざまな大気現象}


\begin{itembox}[l]{概要}
 幅広い空間, 時間スケールをもつ大気では様々な現象が起き,
 いろいろな種類の波動が発生する.
 この章では, 
 線形化された方程式からこれらのいろいろな波動の解を導き, 議論する.
\end{itembox}

図3-1
\footnote{
 これと同様な図が気象科学事典や小倉(1984)にも載っている.
 参照のこと.
}
に見られるように, 様々な空間, 時間のスケールをもつ大気では
実に様々な現象が起こる.
この図にあるいくつかの用語について, 以下で簡単に解説する.

{\bfseries スコールライン}({\itshape squal lines})
とは線状に長さ数十kmから数百kmに並んだ雷雨域のことである.
 線状のメソ対流系の一種であって, 特に速く動くものをスコールライン
 と呼ぶ.
 熱帯の西大西洋では対流圈全層の風よりも速く動くスコールラインが見られる.
 このスコールラインの消滅する(つまりは降雨をもたらす)場所には
 集中豪雨がもたらされる.

 多くの積乱雲が集合して雷雨やスコールラインなどのメソ対流系を
 組織している時, 個々の積乱雲を{\bfseries 対流セル}
 ({\itshape convective cells}),
 または{\bfseries 降水セル}({\itshape precipitation cell})と呼ぶ.
 
 {\bfseries メソ対流系}({\itshape mesoscale convective system})とは
 メソスケールの雲の集団のことである.
 数個あるいは多くの積乱雲が集合して存在し, それに伴う層状の雲を
 含めてメソスケール(2〜2,000km)の広がりを持つ.
 このメソ対流系の要素としては雷雨, 集中豪雨, スコールラインなどが
 挙げられる.

 個々の積乱雲は, 時間・空間的にばらばらに分布していることもあるが,
 数個以上の積乱雲が群をなして組織化されていることが多い.
 このような時には気象衛星雲画像で見ると, 隣接する積乱雲上部のかなとこ雲
 が連結するなどして, 1つの大きな雲の塊として見える.
 これを{\bfseries クラウドクラスター}({\itshape cloud clusters})と呼ぶ.
 大きさは普通, 数十kmから数百km程度である.
 クラウドクラスターの内部を気象レーダーなどで見ると,
 いろいろな形態のメソ対流系から成り立っていることがわかる.
 また, クラウドクラスターが集まったものを
 {\bfseries スーパークラウドクラスター}({\itshape super cloud clusters})
 と呼ぶ. これは熱帯収束帯({\itshape ITCZ})付近で発達し,
 東進して30〜60日で地球を一周する.
 クラウドクラスターはこのスーパークラウドクラスター内の東方で生成し,
 西進して西方で消滅する.
 ちなみに中, 高緯度ではこれ以外の構造が卓越するためクラウドクラスター
 のような現象は見られない.

 {\bfseries 偏東風波動}({\itshape easterly waves})とは
 熱帯域の対流圈で, 偏東風中を西進する波状の擾乱のことである.
 台風の種となるとの見方もある.

 {\bfseries {\itshape ITCZ}}とは
 {\itshape Intertropical Convergence Zone}(熱帯収束帯)の略である.
 中部太平洋から東太平洋にかけて, 北緯5〜10度付近に1年中存在する
 東西に長く延びる対流圈下層の収束域で, 雲量及び雨量が多い.
 北半球亜熱帯高圧帯から吹き出す北東貿易風と南半球亜熱帯高圧帯から
 吹き出す南東貿易風が収束してできる.
 熱帯では水蒸気量が豊富なため, 下層収束に伴い降水活動が活発である.

この図では熱帯と中緯度帯の現象について別々に表示されている.
水平面のスケールは
規模の大きい方から, 惑星規模({\itshape planetary scale}),
総観規模({\itshape synoptic scale}), メソスケール({\itshape mesoscale})
\footnote{
 最近ではメソスケールを更に細かく, メソ$\alpha$, メソ$\beta$,
 メソ$\gamma$と区別している. メソ$\alpha$の方がメソ$\gamma$よりも
 スケールは大きく, $\alpha$は前線や台風のスケールを指す. $\beta$は
 集中豪雨やスコールライン, $\gamma$は積乱雲やダウンバーストの
 スケールである. 
},
対流規模({\itshape convective scale}),
ミクロスケール({\itshape microscale})といった
5つのスケールに分けられている.
この章では, 大気の運動を予測するための線形方程式から得られる
波動解の種類について議論する.
図3-1のどの現象とも合わない波動解もある.
この情報は数値予報モデルを作る際に必要となる.
%
\begin{figure}[htb]
 \begin{center}
  \Depsf[][]{./eps/scale_phenomenon.eps}
 \end{center}
 \begin{quote}
  \caption{
  {\footnotesize スケールの違いでみた大気の諸現象
  (Haltiner, G. J., and Williams, R. T., 1979:
      Numerical Prediction and Dynamic Meteorology.
      {\itshape John Wiley \& Sons,} 477pp)}
  }
  \Dfiglab{scale_phenomenon}
 \end{quote}
\end{figure}
%

最後に, 各節で取り扱う内容を簡単に紹介する.
2節では支配方程式系の線形化をおこなう.
この線形化された式は, 大気の波動の位相速度を知るのに必要となる.
3節では音波について取り扱い,
4節ではこれに加えて内部重力波についても扱う.
5節では流体層表面で起こる重力波である浅水波と深水波を紹介する.
6節ではコリオリ力から生じる慣性重力波とロスビー波を取り扱う.
具体的には各節において, それぞれの波の位相速度を調べ,
位相速度がどのような物理量と関係するのかを知る.
これらを知ることにより, 実際の気象現象がどのように駆動するのかを
理解することが出来る.
この理解は数値モデル作成には不可欠である.
また, 安定した数値モデルを作成するには{\bf CFL条件}
---2-4節の\Deqref{hw-02-04-CFL条件}参照---を満たしていなければ
ならないが, それには大気の波動の位相速度を知っている必要がある.
なお, 7, 8節では初期値の取り扱いのための基礎を学ぶ.



%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%%%%%             以下はAppendix             %%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%%%%%%%%           式番号のローカライズ         %%%%%%%% 
%\setcounter{equation}{0}
%\def\theequation{A-\arabic{equation}}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%\begin{center}
% {\bf 
% --------------------------------------
% 本文ここまで
% --------------------------------------
% } 
%\end{center}

%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
%%%%      Appendix        %%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%

%\subsection*{Appendix \qquad }

%\subsubsection*{}

%%%%%%%%          式番号のグローバライズ        %%%%%%%% 
%\setcounter{equation}{20}
%\def\theequation{\arabic{chapter}-\arabic{equation}}
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%


%%%%%%%%              text end                  %%%%%%%%
%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%
