導入
赤道波は、赤道付近の 大気循環のさざ波です。これらは、関連する対流降水からの潜熱の放出によって支配される熱帯収束帯の弱い撹乱です。一般的には西に向かって広がります。これらの波は通常、気象赤道に沿って水平方向にも垂直方向にも世界中に伝播しますが、赤道から離れるとすぐに消えてしまいます。実際、地球の自転によりコリオリ力が発生し、赤道から遠ざかるにつれて増大し、ウィンドシアーを引き起こしてこれらの波を引き延ばして消散させます。
赤道波は同じ地域の海流にも見られます。これらの大気と海洋の波は、赤道気候やエルニーニョなどの現象の発生に重要な役割を果たします。
トレーニング
いくつかのプロセスが赤道波を引き起こす可能性があります。大気の場合、それは熱帯収束帯（ITCZ）における雨雲形成の断熱プロセスであり、空気が上昇するときにエネルギーを捕らえ、雲の形成とそれに伴う大雨の間に他の場所にエネルギーを放出します。 。すると、ITCZ 内の 2 つの場所間の熱差により、流れに変化が生じます。海洋では、貿易風の方向の変化が原因です。
赤道波は、それを引き起こす動的力に応じて、さまざまなタイプに分類できます。これらのタイプは伝播の期間と方向が異なります。最も短い波は赤道重力波で、最も長い波はロスビー波です。 2 つの波の間には、赤道ケルビン波が見られます。
ロスビーと重力波
波の伝播速度は、均一な厚さ H の層内の非粘性流体の流れを考慮すると計算できます。コリオリ力のパラメーター「f」 (f= 2Ω sin(θ)、ここで Ω は角運動量です)地球、7.2921
計算では摩擦を無視し、次の近似を使用します。
- $$ {\frac{\partial \phi}{\partial t} + c^2 \left ( \frac{\partial v}{\partial y} + \frac{\partial u}{\partial x} \right ) = 0} $$
- いわゆる帯状風の東西成分は次のとおりです。
- $$ {\frac{\partial u}{\partial t} – v \beta y = -\frac{\partial \phi}{\partial x}} $$
- 風の南北成分v は次のとおりです。
- $$ {\frac{\partial v}{\partial t} + u \beta y = -\frac{\partial \phi}{\partial y}} $$
これら 3 つの方程式を 3 つの未知数で解くと、次の形式の指数解が得られます。
- $$ { \begin{Bmatrix}u, v, \phi \end{Bmatrix} = \begin{Bmatrix}\hat u(y), \hat v(y), \hat \phi(y) \end{Bmatrix} e^{i(k x – \omega t)} } $$
角周波数の代わりに項 ω を使用すると、水平、垂直、緯度の移動速度の 3 つの解が得られます。これらは、ロスビー波、重力波、および重力とロスビーの混合波の動きに対応します。重力波は東にも西にも伝わります。 1966 年に日本の研究者柳井氏によって成層圏で初めて観測された重力ロスビー波は、生成されたエネルギーを常に東に輸送しますが、波の周期が非常に長く、群速度と位相速度は異なる方向にすることができます。
赤道ケルビン波
波が海岸に沿って伝播するが、波から遠ざかると消えてしまうことに最初に気づいたのはケルビン卿でした。これらのケルビン波は、北半球では右に伝播し、南半球では左に伝播します。赤道ケルビン波も同じ規則に従い、あたかも赤道が壁であるかのように動作し、赤道を挟んで東に移動します。
これらの波の動きを見つけるために使用される方程式は、子午線方向の動きがないことを除いて以前と同じです (
- 空気の水平方向の収束と発散の影響を考慮した連続方程式を使用すると、次の地電位の時間変化が得られます。
- $$ {\frac{\partial \phi}{\partial t} + c^2 \frac{\partial u}{\partial x} = 0} $$
- 風のゾーン成分は次のとおりです。
- $$ {\frac{\partial u}{\partial t} = -\frac{\partial \phi}{\partial x}} $$
- 風の南北成分は次のとおりです。
- $$ {u \beta y = -\frac{\partial \phi}{\partial y}} $$
これらの方程式の解は、位相速度c 2 = gHを与えます。これは、地球の自転の影響がない深層流体内の重力波と同じ解です。位相速度は波数に比例するため、これらの波は非分散性になります。 Φ がゼロに近づく傾向があるため、 y は無限大に向かう傾向があるため、それらは東方向にのみ伝播します。