%表題   大規模平均場
%
%履歴   91/02/14 中島 健介 / 林 祥介, 石渡 正樹, 竹広 真一
%       91/03/22 佐藤 正樹
%
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大規模平均場についての総合的な報告は GARP (1982)にある. 
特にKrishnamurti and Pasch (1982)にはいろいろな図が掲載されている.
大規模平均場の諸々の絵を描くために使用されたデータソースとしては
次のようなものがある.
\begin{itemize}
  \item ゾンデ(地上, 海上)
  \item 衛星画像 \\
        雲画像, 雲ベクトル (cloud motion vector)
  \item 飛行機観測\\
        GATE の特別飛行(mission), 民間機
\end{itemize}
以下の図の多くは, フロリダ州立大学(FSU) の Kurishnamuruti のグループ
による客観解析の結果である. 
詳細は Krishnamurti and Pasch (1982) の表3.1 にある.

\Zsection{海面水温(SST), 地表面気温}
  
  図2, 3  は Petrossiants (1982) による地表面気温, 海面水温である.
  大西洋の海面水温の最大は北半球側に位置する. 
  アフリカ大陸西岸赤道域から
  南半球にはベンゲラ海流が, 
  アフリカ大陸西岸北部にはカナリア海流があり, 海面水温は冷たい.
    \vspace*{60mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図1] 図2, 図3の説明図. 
                  地表面気温, 海面水温と海流の関係. 
    \end{description}
    \end{quote}
  
  \newpage
    \vspace*{100mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図2] 1887年からの地面・海面温度の気候値
              ( Petrossiants,1982 ). 
    \end{description}
    \end{quote}
  
    \vspace*{140mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
    \item [図3] GATE 観測時の地面・海面温度
                ( Petrossiants,1982 ).
    \end{description}
    \end{quote}
  
\newpage
\Zsection{風の場 : 海上風, 850mb, 200mb}
  
  図5 は Krishnamurti and Pasch (1982) による地上風, 850mb, 200mb での
  風の場である.
  \vspace{5mm}
  
  地上風では,
  アフリカ大陸東部にはサハラ沙漠の熱的低気圧(heat low) が
  位置していることが見られる.
  ITCZ 上には col (鞍部点) が見られる.
  \vspace{5mm}
  
  850 mb 風では, サハラ沙漠の heat low は目立たなくなり, かわりに,
  ITCZ に対応する低圧部が大西洋からアフリカ大陸方面へ
  張り出していることがわかる.
  \vspace{5mm}
  
  200 mb 風では, 中部大西洋トラフ (Nid-Atlantic trough), 
  北アフリカリッジ (North African ridge),
  熱帯東風ジェット (tropical easterly jet),
  越赤道風 (cross-equatorial flows)
  が特徴的な流れの場として名前が付けられている.
  \vspace{10mm}
  
    \vspace*{180mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図4] 図5の説明図. 
                  (a)地上 (b)850mb (c)200mb . 
    \end{description}
    \end{quote}
  
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図5(a)] GATE 観測時(Phase I,II,III)の風の場. 
                  流線と風速分布が示してある. 
                  (a)地上 (b)850mb (c)200mb 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図5(b)] 850mb.
    \end{description}
    \end{quote}
    
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図5(c)] 200mb.
    \end{description}
    \end{quote}
    
\newpage
\Zsection{温度, 露点温度}
  
  図7 は 850mb, 700mb, 500 mb, 200mb, 100mb の Phase III の気温
  である.
  700mb ぐらいまでは海陸コントラストがはっきりと見られ, 
  アフリカ大陸側の気温が高くなっている. 
  上層の 100mb では低緯度の方が気温が低いことに注意されたい.
  \vspace{10mm}
  
  図8 は地上, 850mb, 500mb の Phase III の露点温度である.
  ITCZ は露点の高い緯度帯として表現されている.
  地表付近では, サハラ沙漠は渇いており露点は低い.
  500mb の高度でも ITCZ 付近は湿っている. 
  
    \vspace*{120mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図6] (a)図7, (b)図8の説明図. 
    \end{description}
    \end{quote}
  
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図7(a)〜(d)] GATE観測時(Phase III)の平均気温分布
                  (a)850mb (b)700mb (c)500mb (d)200mb (e)100mb
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 ).
    \end{description}
    \end{quote}
    
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図7(e)] 100mb.
    \end{description}
    \end{quote}
    
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図8] GATE観測時(Phase III)の露点温度分布
                  (a)地上 (b)850mb (c)500mb
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \item 
    \end{description}
    \end{quote}
  
\newpage
\Zsection{ITCZ の断面図}
  
  図10 は GATE 特別観測領域を中心にした広い経度範囲
  (東経10$^\circ$〜西経31$^\circ$, アフリカ中部〜大西洋の中部)
  で平均した ITCZ の断面図 (東西・時間平均場)である.
  南北のコントラストが非常に大きいことが理解される.
  \vspace{5mm}
  
  アフリカジェット(東風)の存在は南北温度勾配が北ほど暖かいという状況と
  つじつまがあっている(温度風).
  渦度の分布は順圧不安定の存在(渦度の南北勾配が符号を変える)
  を示唆している. 
  \vspace{5mm}
  
  降水量のピーク緯度 (図12) と SST のピーク緯度とはずれており, 
  SST のピーク緯度に比べ降水量のピークは南にある.
  下層水蒸気量の分布のピークはさらに南にあるからである.
  \vspace{10mm}
  
  
  
  図11 は GATE 特別観測領域(22.25 〜 24.75$^\circ$ での ITCZ の断面図
  (観測領域での東西・時間平均場)である.
  海上での ITCZ の構造が示されていると考えられる.
  構造は, 観測期間(Phase)によって多少異なっているが,
  東西風(子午面循環)は, 下層(900〜1000mb)と上層(200mb)に限られており,
  他の高度では非常に弱い, という特徴は不変である.
  \vspace{5mm}
  
  上昇流のピーク緯度は観測期間(Phase=30日間)によってことなり,
  擾乱の活動度の変動を反映していると考えられる.
  
    \vspace*{80mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図9] 図10, 図11が解析された領域. 
    \end{description}
    \end{quote}
  
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図10] ITCZ の子午面断面図. 
                  西アフリカから東大西洋(東経10度〜西経31度)の
                  範囲の平均である.
                  (a)東西風 (b)絶対渦度 (c)温度 (d)相対湿度
                  ( Burpee and Reed, 1982 )  
    \end{description}
    \end{quote}
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図11(a), (b)] GATE AB-array 領域でのITCZの子午面構造.
                  (a)Phase I (b)Phase II (c)Phase III 
                  ( Burpee and Reed, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図11(c)] Phase III.
    \end{description}
    \end{quote}
  
\newpage
\Zsection{降水量}
  
  図12 は各観測期間で平均した衛星観測(船での観測により補正した)による
  降水量分布である. 
  あわせて海面水温(SST)も示してある.
  海面水温の高いところで降水量が多いという傾向は概ね
  なりたっているようではあるが,
  降水量分布は海面水温分布に完全に追従しているわけではない.
  特に海面水温のピークと降水量のピークとがずれていることが
  注目される.
  
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図12]GATE観測時における大西洋での降水量分布と海面水温. 
                  (a)Phase I (b)Phase II (c)Phase III 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
\newpage
\Zsection{雲量・赤外放射}
  
  図13 は衛星観測による各観測期間で平均された雲量である. 
  放射輝度から適当な式により雲量になおしたものである.
  図14 は同様に求められた雲量の日変化である.
  陸上では真夜中に対流活動が盛んであるのに対し, 
  海上では夕方に盛んになる.
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図13] GATE観測時における大西洋での雲量分布. 
                  (a)Phase I (b)Phase II (c)Phase III 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
  
  \newpage
    \vspace*{180mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図14(a), (b)] 
            GATE観測時における大西洋での赤外輝度分布の日変化. 
                  (a)0000GMT のコンポジット 
                  (b)0600GMT のコンポジット 
                  (c)1200GMT のコンポジット 
                  (d)1800GMT のコンポジット 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
  \newpage
    \vspace*{180mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図14(c), (d)] 
                  (c)1200GMT のコンポジット 
                  (d)1800GMT のコンポジット.
    \end{description}
    \end{quote}
  
  
\newpage
\Zsection{海面での風のストレス}
  
  図15 は風によるストレス $\Vectm{\tau}$ である. 
  ただし, 
  \begin{eqnarray*}
   \Vectm{\tau} 
     &\equiv& C_D \rho \Vectm{u} |\Vectm{u}|,\\
    C_D &\equiv& \left\{
               \begin{array}{ll}
               1.4 \times 10^{-3}, & |\Vectm{u}| < 10 \mbox{m/sec}\\
               (0.7+0.07|\Vectm{u}|) \times 10^{-3}
                                   & |\Vectm{u}| \geq 10 \mbox{m/sec}
               \end{array}
               \right.
  \end{eqnarray*}
  で計算されている.
  図16 はそのローテーション ($\Rot \Vectm{\tau}$) である.
  ただしローテーションの計算で, 
  $\Delta x, \Delta y$は 200km の中心差分で計算されている.
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図15] GATE観測で得られた海面風速から計算された風応力. 
                  (a)Phase I (b)Phase II (c)Phase III 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図16] GATE観測で得られた
                   海面風速から計算された$\Rot{\Vectm{\tau}}$.
                  (a)Phase I (b)Phase II (c)Phase III 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
  
\newpage
\Zsection{海面での熱流量}
  
  図17 は海面を下向きに通過する熱流量(エネルギーの総量, 
  放射, 蒸発を含む)である.
  誤差は50\%程度はあるものと考えられている.
  ITCZ (対流が活発な領域)では海洋が熱を取り込んでいる
  \footnotemark[1].
  \footnotetext[1]{50W/m$^2$ということは, 厚さ50mの海洋層(すなわち
  $50m\times 10^3$kg/m$^3$)を 2.5 K/100day で温めることになる.}
  
  \newpage
    \vspace*{200mm}
    \begin{quote}
    \begin{description}
      \item [図17] 海面を通して海が受け取った熱. 
                  (a)Phase I (b)Phase II (c)Phase III 
                  ( Krishnamuruti and Pasch, 1982 )
    \end{description}
    \end{quote}
