2017 Fiscal Year Annual Research Report
寒冷渦が竜巻・突風現象発現の予測可能性に与える定量的評価
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17H02067
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| Research Institution | Niigata University |
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Principal Investigator |
本田 明治 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (20371742)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山崎 哲 国立研究開発法人海洋研究開発機構, アプリケーションラボ, 研究員 (20633887)
川瀬 宏明 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (20537287)
山根 省三 同志社大学, 理工学部, 准教授 (10373466)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 寒冷渦 / 自然災害 / 気象学 / 竜巻 / 偏西風 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、災害をもたらす竜巻など突風現象の発現時にしばしば確認される対流圏上空に寒気を伴う低気圧である「寒冷渦」について、「偏西風蛇行～寒冷渦～竜巻・突風現象」の階層構造の特性を明らかにすることを第1の目的とし、竜巻・突風現象の発現により災害をもたらす寒冷渦を数日以上のリードタイムで検出・追跡し、一般社会への普及により災害リスクの軽減を目指す。また、地球温暖化に伴う寒冷渦の変動特性を明らかにし、温暖化時における竜巻・突風現象の発現特性変化の評価も目指している。そのために以下の3つの課題を設定して研究を進めている。
課題１では、「偏西風蛇行～寒冷渦～竜巻・突風現象」の階層構造の特性を明らかにするために、気象庁竜巻データベースの約900事例を詳細に分類し、寒冷渦の客観的検出法を構築してデータベース化し、竜巻発現時の寒冷渦の特性を調べた。課題２では、数日～1週間程度のリードタイムを持った竜巻発現の予測可能性を評価するために、「顕著大気現象追跡監視システム」を改良し、寒冷渦の発生や移動を自動で検出する寒冷渦追跡監視ツールの作成を進めている。また、課題１で作成した寒冷渦指標を用いた寒冷渦追跡システムの構築を目指し、数日～1週間程度の寒冷渦の精度良い追跡を目指している。課題３では、温暖化進行時における偏西風蛇行の変化及び気温上昇に伴う熱的効果に伴う寒冷渦の変動特性から、将来の竜巻・突風現象の季節性・地域性・頻度など発現特性を評価するために、まず、地球温暖化対策に資するアンサンブル気候予測データベース(d4PDF) の全球モデル実験結果を用いて、課題１による寒冷渦検出システムを適用し、地球温暖化に伴う寒冷渦変動特性の変化の詳細を調べている。
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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
課題１では、「1-1 準備」において、気象庁竜巻データベース掲載の約900の竜巻を対象として、地域・季節、強度の分類を行い、地上の気圧の谷との位置関係を詳細に分類した。また、気象庁JRA-55再解析を用いて、先行研究の手法を改良して寒冷渦及び上空の気圧の谷（トラフ）の客観的検出手法を構築し、寒冷渦・トラフ発現のグリッドデータを作成した。続いて「1-2 階層構造調査」「1-3寒冷渦構造の特性」では、寒冷渦・トラフを竜巻の発現／非発現に分類し両者の大気場を比較することで、竜巻を発現させる寒冷渦のポテンシャルの指標化を進めている。「1-5 再現実験・感度実験」では、実験に用いるメソ気象モデルによる実験を効率的に進めるための、数値実験自動化システムを構築し、予備実験を通じて実験設定を詳細に検討している。
課題２では、「顕著大気現象追跡監視システム」を改良し、寒冷渦の発生や移動を自動で検出する寒冷渦追跡監視ツールの作成を進めている。「2-1 渦位による寒冷渦過去事例検証」では、課題１で作成した寒冷渦指標を用いた寒冷渦追跡方法について十分な検証が必要なため、検証ツールの改良を進めている。
課題３では、「3-1 寒冷渦変動特性検証」において、地球温暖化対策に資するアンサンブル気候予測データベース(d4PDF) の全球モデル実験結果を用いて気候統計諸量を比較検証するとともに、課題１による寒冷渦・トラフ検出法を21世紀末を想定した４度上昇実験結果に適用して、地球温暖化に伴う寒冷渦変動特性の変化の詳細を調べている。「3-2 疑似温暖化実験」では、課題１の現況境界条件実験との比較検証を予備実験により実施し、現在は実験設定の詳細な検討を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題１では、寒冷渦検出法について、当初はトラフと寒冷渦の発生頻度のみを予定していたが、今後進める寒冷渦追跡においては強度の情報を含めることでより高精度の追跡が可能となることが分かってきた。また強度の指標化は将来の竜巻・突風現象発現リスクを評価する上でも必要不可欠と考えられる。また寒冷渦やトラフを竜巻・突風現象の発現／非発現に分類しその比較検証を通じて、竜巻を発現させる寒冷渦のポテンシャルの指標化を目指しているが、一方寒冷渦やトラフを介在しない竜巻・突風現象もしばしば災害をもたらす事例があり、並行して調査する必要性を感じている。メソ気象モデルを用いた数値実験については、当初は技術支援者を雇用して一連の作業を委託する予定であったが、予定を変更して数値実験処理を極力自動化するシステムを構築した。また実験設定を詳細に検討する必要があり、本格的な実験開始は30年度からとなるが、自動化によるデータ処理が効率よう進ことが予想されるため、30年度の実験は予定通り進むと考えている。また30年度からは本研究課題において最も挑戦的な項目である「2-2 渦位の変化を用いた寒冷渦の新しい指標」に着手する。竜巻・突風現象の発現に不可欠な降水システムに伴う非断熱過程による渦位再分配を考慮した新指標の可能性を検討していく。
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Research Products
(20 results)
