| Project Area | Mid-latitude ocean-atmosphere interaction hotspots under the changing climate |
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| Project/Area Number |
19H05696
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
川村 隆一 九州大学, 理学研究院, 教授 (30303209)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 勝 九州大学, 応用力学研究所, 准教授 (10314551)
富田 裕之 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (10435844)
那須野 智江 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), グループリーダー (20358766)
森本 昭彦 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (80301323)
柳瀬 亘 気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 主任研究官 (80376540)
金田 幸恵 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 特任助教 (80727628)
宮本 佳明 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 准教授 (90612185)
筆保 弘徳 横浜国立大学, 教育学部, 教授 (00435843)
吉田 聡 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90392969)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥112,450,000 (Direct Cost: ¥86,500,000、Indirect Cost: ¥25,950,000)
Fiscal Year 2023: ¥20,540,000 (Direct Cost: ¥15,800,000、Indirect Cost: ¥4,740,000)
Fiscal Year 2022: ¥22,230,000 (Direct Cost: ¥17,100,000、Indirect Cost: ¥5,130,000)
Fiscal Year 2021: ¥23,790,000 (Direct Cost: ¥18,300,000、Indirect Cost: ¥5,490,000)
Fiscal Year 2020: ¥25,480,000 (Direct Cost: ¥19,600,000、Indirect Cost: ¥5,880,000)
Fiscal Year 2019: ¥20,410,000 (Direct Cost: ¥15,700,000、Indirect Cost: ¥4,710,000)
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| Keywords | 台風 / 爆弾低気圧 / 黒潮・黒潮続流 / 予測可能性 / スケール間大気海洋相互作用 |
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| Outline of Research at the Start |
台風と爆弾低気圧による被害事例が日本全国広範囲で多発している。両ストームの発達・進路予測の改善、関連するストーム起源の極端現象の発生予測、そして変わりゆく気候環境下で両ストームの活動度がどのように変調するのかを解明する事は減災の観点からも喫緊の課題である。その問題解決に大きな不確実性をもたらしているのが黒潮・黒潮続流が熱・水蒸気供給を介して両ストームに与える影響である。暖水渦のような海洋中規模渦と低気圧の空間規模は1 桁程度異なっており、スケール間大気海洋相互作用の実態は依然として未解明である。そこで本課題では台風と爆弾低気圧の発達プロセスに果たす中緯度大気海洋相互作用の包括的研究を展開する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
台風：(1)令和元年東日本台風の北側での降水集中に関して、温低化に伴う総観場（ジェット気流・下層傾圧場・鉛直シア）の役割を明らかにした。(2)台風が誘起する海面水温の冷却の定式化を行い現在の理解と整合的な解が得られた。またエアロゾル輸送モデルを用いた計算を行い、対流に伴うエアロゾル除去過程の定量的評価を行った。(3)大気海洋結合領域モデルを用いて、Trami (2018)を対象に再現実験・擬似温暖化実験共に水平解像度を変えた感度実験を実施した。水平解像度が変わるにつれて台風の構造や台風に伴う海面水温低下量に差異がみられるだけでなく、温暖化に伴う台風の強度変化傾向も両者で逆転する可能性を示した。(4)中緯度海面水温に対する大気場の応答の背景場依存性について、全球高解像度モデルを用いた2018年と気候場の実験の比較の結果、強いモンスーンや中部太平洋の対流活動が亜熱帯の大気応答を促進することが示唆された。(5)台風への黒潮の遠隔影響のメカニズムがメキシコ湾流でも適用可能であることを示した。
爆弾低気圧：(1)hotspotを理想化した大気大循環モデル実験で、ジェットがhotspotの少し北に位置する条件で、二つ玉爆弾低気圧に関連する「南北に伸びる気圧の谷」や「急激な気圧低下」の出現頻度が増大することが分かった。(2)爆弾低気圧中心近傍のシアラインの形成過程を詳細に示した。
現場観測・衛星リモセン：(1)2012~19年の台風や爆弾低気圧の荒天時の海面水温・海面熱フラックスデータの改良を行った。各種海面水温データに見られる台風等の気象擾乱に対する応答の特徴の違いを明らかにした。(2)東シナ海の陸棚縁を横切るように台風が通過すると、東シナ海陸棚上では第一モードの近慣性内部波が励起され、太平洋では高次モードの近慣性内部波が卓越することを係留流速計データと数値モデル結果から明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
台風に係る研究では、温暖化実験でのhotspot近傍での台風の強度は、領域大気海洋結合モデルの低解像度シミュレーションでは発達、高解像度シミュレーションでは衰弱、という全く逆の結果になり、台風の温暖化予測においては、高解像度の大気海洋結合でないと、予測の不確実性を低減できないという重要な問題提起がなされた。また、甚大な豪雨被害をもたらした台風の温低化のメカニズムの詳細、中緯度海面水温に対する大気場の応答の背景場依存性、台風が引き起こす海面水温の冷却の定式化、台風による海洋の内部波の励起メカニズムなど、台風-海洋結合に係る新しい研究成果が得られている。爆弾低気圧係る研究では、理想化実験からhotspot域での二つ玉爆弾低気圧の発生メカニズムの基本原理に迫る研究成果が得られつつある。
台風や爆弾低気圧の荒天時の海面水温・海面熱フラックスデータの高度化も順調に進んでいる。爆弾低気圧の水蒸気起源を明らかにしてきた同位体領域モデルを令和２年熊本豪雨をもたらした線状降水帯に適用して、線状降水帯の新しい描像を得ることに成功するなど、予想外の研究成果も得られている。
各研究の進捗状況を総合的に評価すると、プレスリリースするなど当初の計画以上に進展している研究が多くある一方、成果の論文化が若干遅れ気味の研究も一部あることから、自己評価は「おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
台風：(1)台風の強風・大雨の非軸対称な集中化のメカニズムを解明するため、中緯度の海面温度の水平勾配、下層傾圧性、上層のジェット気流と渦位分布に注目し、高解像度非静力学モデルを用いた数値実験を行う。(2)台風による海面水温冷却過程の解析モデルを構築し、台風のポテンシャル強度の水温依存性を定量的に示す。また台風の渦のサイズ変化の理由を解明する。(3)大気海洋結合領域モデルを用いて既往顕著台風を対象に擬似温暖化実験を実施する。CMIP6の複数の実験結果をもとに温暖化差分を変えた感度実験を実施し中緯度台風の変容を評価する。(4)太平洋の海面水温偏差が台風強度に及ぼす、海盆規模・季節スケールの影響を解明するため、全球高解像度モデルを用いた数値実験を行う。強い台風の存在頻度に対する台風経路上の海面水温による直接影響と大気場の応答を介した間接影響を定量化する。(5)黒潮大蛇行の台風への遠隔影響を解明する。
爆弾低気圧：(1)二つ玉低気圧と爆弾低気圧の出現の最適条件に関して、理想化実験の結果を解析し偏西風ジェットとこれらの低気圧との関係を明らかにする。二つ玉低気圧の顕著事例を調査し、理想化実験と比較し力学過程の検証を行う。(2)爆弾低気圧起源のJPCZ・沿岸前線の形成に果たす大気海洋相互作用を調査する。
現場観測・衛星リモセン：(1)東シナ海陸棚縁の台風横断によって誘起される黒潮変動、特に遠隔効果として台湾付近の黒潮の変動に着目し数値モデル、遠距離海洋レーダデータ、係留流速計データにより研究を実施する。また2022年14号台風に伴う海洋の応答を数値モデル解析により調べる。(2)台風・爆弾低気圧に対応した衛星海面フラックス推定手法および関連データ解析の成果を纏める。得られた衛星海面フラックスデータとシミュレーションから、黒潮域を通過する台風に対する海洋応答・海面フラックス応答を解明する。
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