Understanding the role of hailstones in severe storms by the combined use of satellite observations and high-resolution atmospheric simulations
Project/Area Number |
21K03674
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
Principal Investigator |
清木 達也 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), 研究員 (60599968)
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Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥130,000 (Direct Cost: ¥100,000、Indirect Cost: ¥30,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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Keywords | 雹 / 暴風雨 / 降水システム / 気候システム / 気候モデル / 衛星観測 / 気象 / 高解像シミュレーション |
Outline of Research at the Start |
雹(ひょう)は粒径が数mm以上にまで達する高密度な氷粒子であり、激しい雷雨と共に降り注ぎ災害を引き起こす。しかしながら、これまで雹の観測手段・観測地域が限定的であり、雹の研究は進んでいない。そこで本研究では、新たに開発した衛星観測手法と高解像気候モデルを組み合わせ、雹が世界のどの地域で暴風雨の発達に影響を与えうるのかを解明する。はじめに衛星観測を解析し、雹の有無が風や降雨の強度に統計的に有意な差をもたらすかを地域ごとに検証する。次に高解像気候モデルに雹モデルを導入し、雹が暴風雨を強化するメカニズムを全球で解析する。最終的に雹のリスクマップを作成し、気候と防災が融合した学際的知見を創出する。
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Outline of Annual Research Achievements |
本年度は衛星観測データを集めるとともに、雹を予測した全球シミュレーション結果の解析を実施した。昨年度から引き続き実施している数値シミュレーションには雹を形成している衝突成長メカニズムに問題があることが分かり、本年度は衝突成長の改善を実施した。 まず初めに、雹の予測を行った全球シミュレーション結果(EXPhail)と、雹を予測しない全球シミュレーション結果を比較したところ(EXPCTL)、EXPhailではより強度が非常に高い豪雨の頻度が増えることが確認された。このことから、極端現象と呼ばれるような豪雨を再現するためには、雹の予測が効果的であることが示唆される。ただし、そのような豪雨の頻度は非常に少なく、全球実験を行うことでようやく統計的なふるまいを理解することが可能であった。 数値モデルの雹の特性を詳細に調べるため、衛星降雨レーダー観測とEXPhail実験の衛星シミュレータ結果の比較を実施した。結果、EXPhailの雪の粒子サイズが小さく、あられや雹といった高密度の粒子もサイズが小さくなっていることが分かった。このことから、シミュレーションが表現している雹は、人間社会に被害をもたらすような大きな氷の塊とは異なり、小さな氷粒になってしまっている問題点が浮き彫りになった。雹は雨の凍結と、凍結粒子と雨の衝突によって成長していることが知られている。つまり、モデル内では、凍結粒子が小さく、それと衝突する水粒子もまた小さいということが考えられる。そこで、小さな粒子の衝突を阻害し、選択的に大きな粒子から雹を形成する物理過程「衝突・固着効率」の理論モデルを導入した。次年度以降、このモデリングによって雹の形成をより現実的に評価することを検討している。
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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
計画通り、全球実験の実施と、衛星観測とモデル結果の相互検証を実施した。これにより、数値モデルの結果が現実の雹を適切に表現していないという新しい問題が発覚した。これは、従来の研究とは異なり、本研究が全球を対象とした系統的な解析を行ったから分かったものである。特に、本研究では世界で初めての全球高解像雹実験を実施し、最新の衛星観測データを用い、新しく開発した観測手法を導入したことが、本問題の発覚に大きく貢献した。
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Strategy for Future Research Activity |
2022年度には、雹を形成するメカニズムをより適切に表現できるモデリング手法を導入した。具体的には、粒子の衝突・固着効率の数値モデリングである。2023年度は、本モデリング手法の導入によって、衛星観測に見られるような粒子サイズの大きい雹をどの程度表現することが出来るようになるのかを検証する。 従来の雹モデリングに潜んでいた原因の追究と解決手法の模索を行う為には、もともとの研究計画に付随して多くの解析を増やす必要があった。この一連の調査内容を論文としてまとめることは研究コミュニティにとって非常に有意義である。よって、まずは全球雹モデリングの問題点と解決手法を論文としてまとめたのちに、雹に関連した豪雨マップの作製に取り掛かる予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(2 results)