等圧面高度場の時系列データで一週間以内の変動成分を濾過すると、中緯度では東西波数5-6、低緯度では波数1の空間スケールの擾乱が卓越している。中緯度の擾乱は帯状流の不安定によって発生する傾圧不安定波であることはよく知られている。線形理論によれば、その擾乱は基本場の流れによって移流される。一点相関解析によると、現実の大気では擾乱の平均的な移動速度ベクトルの空間分布は気候学的な風場と第一近似的には一致する。しかし、詳しく調べると擾乱の移動速度ベクトルは統計的に赤道方向に伝播する傾向を示す。ここでは、擾乱を発達期、減衰期に分け、それによって移動ベクトルを分類して長周期変動成分の風場と比較した。その結果、発達期と減衰期には有意な差が見られたのでその原因を球面順圧Rossby波の理論を用いて議論する。低緯度で見られる東西波数1の擾乱は中緯度あるいは高緯度まで至る構造を持つ。これをコンポジット解折で明らかにする。その結果、鉛直方向に順圧的な、周期5日の自由振動波(Longuet-Higgins,1968;Madden and Julian,1972;その他)に似た構造が見られた。南半球ではNW-SEの位相の傾きが維持されるので、その原因と意味を線形の球面浅水波方程式(Laplace潮汐方程式)を用いて考察する。

　用いた資料はECMWFの客観解析データのなかで、700,500そして300hPa等圧面高度場である(一部は100,10hPaも解析)。期間は1984-1991の7年間である。

　総観規模擾乱を発達期と減衰期に分けて、移動束度ベクトルを調べた。移動速度ベクトルが東西方向と成す角度の頻度分布を分析してみると、発達期には極向きと赤道向きが対称的に分布しているが、減衰期には極向きより赤道向きの頻度が多い。また、地衡風に対しても減衰期には赤道向きにずれる。この傾向は500hPa面とこれより高層では共通に見られる。鉛直構造を調べると、減衰期には発達期より位相の傾きが小さく順圧的になる。即ち、赤道向きの伝播は順圧的なプロセスによって生じる特徽のように見える。それで、球面の非発散順圧モデルを用いて、擾乱の南北位相構造と帯状流のシアに注目して、渦の分散過程を調べた。擾乱がNE-SW(北半球)の位相を持っている時は赤道向きに伝播する。擾乱の伝播速度であるパケット速度を定義して、擾乱の位相と帯状流による依存性を調べた。その結果、南北方向のパケット速度は擾乱の位相の構造によって決まることが分かった。パケット速度に対する帯状流の効果は擾乱の位相によるものに比べて小さい。

　図(1)は赤道を中心にコンポジットした(2-8dayのフィルターをかけた)東西波数1の構造である。北半球では位相の南北変化がほとんどないが、南半球ではNW-SEの位相の変化が見える。2日前と2日後のコンポジットを比べて見ると、約周期5日で西に進みながら、南半球の高緯度から北向きにエネルギが伝る。即ち、南半球の高緯度に発生源が存在することを示唆する。その原因を探るため、線形の球面浅水波方程式をもって波の強制力に対する応答を調べた。強制力の中心の緯度、強制力の幅、粘性などをパラメータにして数値実験を行った。図(2)は強制力が高緯度(65S)に存在し、幅が10度、粘性が1/10日であるとき得られた結果である。位相が南北に変化しているのは強制力が高緯度にあることが重要であって、エネルギの伝播には強制力の振動数が波の共鳴振動数を中心に幅を持つことが本質的である。

図表図(1):周期2-8日の東西波数1のコンポジット。等値線間隔は2m、負の値は点線で示す。 / 図(2):数値実験の結果。周期3-7日の強制力が65Sにある時。等値線間隔は1m。

　500hPa等圧面高度場の数日周期の変動を訓べると中緯度では総観規模の高低気圧が、低緯度では東西波数1の順圧的な全球的自由振動波が卓越する。減衰期の総観規模擾乱は順圧Rossby波の性質を示し、位相の南北傾きと分散性の関係から、より低緯度に伝播する性質を示す。赤道で相関が最大になる波数1の擾乱は、実は中緯度に最大振幅を持つ波数1、周期5日の全球的順圧自由振動波であって、南半球の高緯度の周期数日の大気変動が励起源になっていることが理論的に示唆される。