2019 Fiscal Year Annual Research Report
Dynamical, thermodynamical and cloud-microphysical studies of violent wind and heavy rain-producing tropical cyclones: Quantitative improvement of intensity estimations/forecasts
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16H06311
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
坪木 和久 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (90222140)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高橋 暢宏 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (60425767)
篠田 太郎 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 准教授 (50335022)
大東 忠保 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 水・土砂防災研究部門, 主幹研究員 (80464155)
中山 智喜 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(環境), 准教授 (40377784)
森 浩一 名古屋大学, 工学研究科, 准教授 (90375121)
山田 広幸 琉球大学, 理学部, 准教授 (30421879)
伊藤 耕介 琉球大学, 理学部, 准教授 (10634123)
山口 宗彦 気象庁気象研究所, 応用気象研究部, 主任研究官 (80595405)
新垣 雄光 琉球大学, 理学部, 教授 (80343375)
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| Project Period (FY) |
2016-05-31 – 2021-03-31
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| Keywords | 台風 / 航空機観測 / ドロップゾンデ / 暖気核 / データ同化 / エアロゾル / 海塩 / 雲レーダ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2017年度および2018年度に航空機を用いて観測した2つの台風について、ドロップゾンデデータの補正を行ったうえで解析し、台風の構造の特徴をあきらかにした。2018年台風第24号の進路予報の大外し事例を対象として観測システム実験を行った。予報精度の比較的良かった数値予報センターの解析値を疑似ドロップゾンデデータとして同化しても、予報精度の改善は見られなかった。背景場の台風渦が弱く、観測データでは台風渦を適切に修正できていないことが原因と考えられた。また、衛星搭載合成開口レーダによる海上風観測の検証として、ドロップゾンデデータによる現場観測のデータが利用可能性を調査した。
2018年台風第24号に関する高解像度シミュレーションを行った。その結果、台風停滞時の顕著な台風と海洋との相互作用により、中心気圧が50hPa程度上昇し、温度と水蒸気勾配を逆転させるなど、内部コア構造の変質が起きていたことが明らかとなった。
2019年8月末に名古屋大学の雲レーダを沖縄県瀬底島に設置し、台風の上層雲の観測を実施した。その後、次年度の観測のため、2020年2月末に名古屋大学の雲レーダを沖縄県与那国島に設置した。
台風と豪雨の研究と国際共同研究計画について、台湾において国際ワークショップを開催し、米国、台湾、韓国、及び日本の台風研究と将来計画について情報交換と議論を行った。
2018年および2019年に沖縄近海を通過した合計7個の台風について、接近時の風速とエアロゾル粒子の重量濃度の関係について調べたところ、平均風速が10 m/s増加するに従い、エアロゾル粒子の重量濃度が50μg/m3程度増加することがわかった。2019年度は、沖縄島に台風が接近した台風時を含め、継続的に大気エアロゾルを採取し、海塩および溶存有機炭素濃度を調べた。大気エアロゾル中の海塩含有量は、風速とよい正の相関を示すことが分かった。
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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
2017年と2018年に航空機を用いて観測された2つの台風については、ドロップゾンデのデータ解析により、その構造が明らかになりつつあり、観測から新しい知見が得られている。また、これらの台風についての高解像度シミュレーションを実施し、台風中心にある暖気核の2つのピークの再現とその形成メカニズムの解明などが進んだ。一方で2018年台風第24号の進路予報の大外し事例を対象として行った観測システム実験では、データ同化による予報精度の改善は見られず、今後の改善が必要である。
当初、前年度に引き続いてダイヤモンドエアーサービス株式会社のガルフストリームIIという観測用航空機を用いて、台風のドロップゾンデ観測を実施する計画であったが、米国、台湾、韓国、及び日本の4カ国の強力により国際共同フィールド観測を2020年の夏季に実施するうえで、2019年度の予算を翌年度に繰り越して観測を実施することにした。これは当初の検討の範囲内で、沖縄の南西諸島域から台湾域の国際共同観測における台風の航空機観測と地上観測の実施計画を作成し、最終年度の観測の準備を行うという計画に沿うものである。そのために2019年度の航空機観測は実施できなかったが、4カ国の国際共同フィールド観測が実現されることになった点は、国際共同研究という点で本研究課題の大きな進展といえる。
エアロゾル観測については、当初計画通り進展している。一方でドローンによるさまざまな強度の風速環境下における飛行実験などの計画は縮小した。これらのことから、当初計画以上に発展した部分と、実施しなかった部分があり、結果としてこの判断とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年の夏季に米国、台湾、韓国、日本の国際共同フィールド観測として、台風の航空機観測を実施する。そのために本課題の資源を集中する。その観測ではこれまでと同様に8月上旬～10月上旬の期間を特別観測期間として、非常に強い台風の航空機観測を実施する。可能な範囲で航空機観測は台湾および米国の研究者と連携して実施する。
これまで観測された台風の研究として、高解像度シミュレーションにより得られた2018年台風第24号の内部コア構造の変質メカニズムを明らかにする。また、2018年台風第24号の進路予報の大外し事例を対象として、予報精度の比較的良かった数値予報センターの解析値を初期値とする実験を行い、進路予報の精度が改善するか調査を行う。
台風のレーダ観測として、与那国島に設置した雲レーダを用いて、台風周辺の雲・降水の観測を実施する。これにより台風の周辺上空に形成されるアウトフローレイヤーの巻雲の特徴を調べる。さらに与那国島は台湾のSバンドレーダの観測範囲に入るので、これらのレーダの比較から、台風周辺の雲・降水構造の特徴を調べる。台風の上層雲下端にみられる凹凸構造について、沖縄県与那国島に設置した雲レーダによる観測を実施するとともに、数値シミュレーションを試み、形成メカニズムを調べるともに台風構造に対する役割について考察する。
エアロゾル観測については、2020年度も小型センサを用いたPM2.5重量濃度の計測を継続し、これまでの測定データと合わせて解析を行うことで、台風が大気エアロゾルの濃度や特性に及ぼす影響の解明を目指す。また、2020年度も引き続き、沖縄島へ台風が接近した際に大気エアロゾルを採取し、海塩、溶存有機炭素、表面張力を下げる界面活性剤濃度を調べる予定である。ドローンの研究については縮小の方針とする。
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[Journal Article] Ground-based observation of lightning-induced nitrogen oxides at a mountaintop in free troposphere2019
Author(s)
Ryuichi Wada, Y. Sadanaga, S. Kato, N. Katsumi, H. Okochi, Y. Iwamoto, K. Miura, H. Kobayashi, M. Kamogawa, J. Matsumoto, S. Yonemura, Y. Matsumi, M. Kajino and S. Hatakeyama
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Journal Title
Journal of Atmospheric Chemistry
Volume: 76
Pages: 133-150
DOI
Peer Reviewed
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[Presentation] ドロップゾンデを用いた台風の中心気圧の直接観測2019
Author(s)
坪木和久，山田広幸, 高橋幸弘, 篠田太郎, 大東忠保, 山口宗彦, 久保田尚之, 伊藤耕介, 中澤哲夫, 長浜則夫, 清水健作, 加藤雅也, 金田幸恵, 吉岡真由美, 高橋 暢宏
Organizer
日本地球惑星科学連合2019年大会
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[Presentation] 台風の眼の貫通飛行による中心気圧のドロップゾンデ観測2019
Author(s)
坪木和久，山田広幸, 高橋幸弘, 篠田太郎, 大東忠保, 山口宗彦, 久保田尚之, 伊藤耕介, 中澤哲夫, 長浜則夫, 清水健作, 加藤雅也, 金田幸恵, 吉岡真由美, 高橋 暢宏,
Organizer
日本気象学会2019年度春季大会
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[Presentation] A change in the inner-core structure of Typhoon Trami (2018) as observed through upper-tropospheric aircraft reconnaissance of T-PARCII2019
Author(s)
Yamada, H., K. Tsuboki, T. Shinoda, H. Kubota, Y. Takahashi, N. Nagahama, K. Shimizu, T. Ohigashi, K. Ito, M. Yamaguchi, and T. Nagahama
Organizer
日本地球惑星科学連合2019年大会
Int'l Joint Research
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[Presentation] Airborne observation of Super Typhoon Trami in 2018 for understanding the intensity of tropical cyclone in the Philippine Sea2019
Author(s)
Kubota, H., K. Tsuboki, H. Yamada, Y. Takahashi, T. Shinoda, T. Ohigashi, M. Yamaguchi, K. Ito, T. Nakazawa, N. Nagahama, K. Shimizu, and M. Sato
Organizer
日本地球惑星科学連合2019年大会
Int'l Joint Research
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[Presentation] In situ observation of typhoon central pressure using dropsondes2019
Author(s)
Kanada, S., K. Tsuboki , H. Yamada, K.Ito, Y. Takahashi, T. Shinoda, T. Ohigashi, M. Yamaguchi, H. Kubota, T. Nakazawa, N. Nagahama, K. Shimizu, M. Kato, M, Yoshida, and N. Takahashi
Organizer
The TCOI 2019 Workshop
Int'l Joint Research
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[Presentation] Airborne observation of Super Typhoon Trami in 2018 for understanding the mature stage of tropical cyclone in the Philippine Sea2019
Author(s)
Kubota, H., K. Tsuboki, H. Yamada, Y. Takahashi, T. Shinoda, T. Ohigashi, M. Yamaguchi, K. Ito, T. Nakazawa, N. Nagahama, K. Shimizu, and M. Sato
Organizer
AOGS 16th Annual Meeting
Int'l Joint Research
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