2018 Fiscal Year Annual Research Report
Basic study on hierarchical structure of tornado-spawning cyclones and predictability of tornadoes
| Project/Area Number |
18H01277
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
新野 宏 東京大学, 大気海洋研究所, 名誉教授 (90272525)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横田 祥 気象庁気象研究所, 予報研究部, 研究官 (10723794)
益子 渉 気象庁気象研究所, 予報研究部, 主任研究官 (30354476)
栃本 英伍 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (40749917)
末木 健太 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (50802980)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | 竜巻 / 温帯低気圧 / 熱帯低気圧 / メソスケール渦 / 対流有効位置エネルギー / ヘリシティ / 突風 / 台風 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
温帯低気圧に伴う竜巻大発生のポテンシャル評価にはエントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギー(E-CAPE)が有効であることを示し、米国気象学会誌に論文として出版した。また、対馬海峡で突風を生じたメソβスケールの渦（以下、メソβ渦）の構造や発達過程を高解像度数値シミュレーションで解明した論文も米国気象学会誌に受理され、Early Online版として出版された。このメソβ渦や2018年6月16日に沖縄県伊江島で発生した竜巻に関するアンサンブル実験も行っており、前者については詳細な解析結果を論文として投稿準備中である。さらに、2012年5月6日に関東平野で発生した竜巻について、水平解像度50mのアンサンブル予報実験に基づいて竜巻発生要因を解析し、その成果をまとめた論文を出版した。
竜巻を伴う台風に関しては、多数の竜巻を生じた2013年台風第18号の数値シミュレーションを行い、E-CAPEとストームに相対的な環境場のヘリシティ（SREH）を組み合わせた新しい指標E-EHIと竜巻発生との関係を調べて気象学会等で発表した。また、中国で竜巻を発生させた台風のE-CAPEの特徴を中国の研究者と共に調べ、現在学術誌(SCIENCE CHINA Earth Sciences)に投稿中である。
さらに、台風に伴う突風に関して、先島諸島に暴風・突風をもたらした2015年台風第15号の急発達期におけるコア域の風構造を高密度・高頻度の地上データを用いて解析した。その結果、壁雲付近で周期～1000秒の顕著な風向・風速・気圧の振動がみられ、レーダー反射強度との対応から、波数4の渦ロスビー波に伴うメソ渦の影響が示唆された。気象庁メソ解析値を初期値・境界値とした水平解像度1kmの数値シミュレーションでも、レーダー観測と同様の多角形状の眼が再現されており、上記の解釈を支持している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
エントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギーE-CAPEが、温帯低気圧に伴う竜巻大発生のポテンシャル評価に有効なことを示すことに成功した成果と2012年5月6日に関東平野で発生した竜巻について、水平解像度50mのアンサンブル予報実験に基づいて竜巻発生要因を解析した成果の２つを、2編の論文にまとめて米国気象学会の論文誌に出版した。また、対馬海峡で突風を生じたメソβスケールの渦（以下メソβ渦）を高解像度シミュレーションで再現し、メソβ渦の詳細な構造や発達過程を解明した成果をまとめた論文も、米国気象学会の論文誌に受理され、Early Online版として掲載された。現在、メソβスケール渦のアンサンブル実験結果を詳細に解析した結果も論文としてまとめ、投稿準備中であるほか、対馬沖で発生した突風と2018年6月16日に沖縄県伊江島で発生した竜巻について、アンサンブルに基づく解析を行うために、地上観測データとレーダーデータを同化した水平解像度5kmと1kmの101メンバーのアンサンブル予報実験を行った。
Large Eddy Simulation（LES）を用いたスーパーセルのエントレインメント率の評価は、モデル解像度依存性や環境場依存性などの調査を行いつつある。また、2013年台風第18号の数値シミュレーションは、低解像度での予備的な実験を終え、スーパーセル内のメソ渦を解像可能な高解像度実験を準備中である。
台風に伴う突風に関しては、2015年台風第15号のコア域の風構造の解析について、これまでの先行研究では得られなかった高密度・高頻度の地上データを解析することで、台風の微細構造が明らかになりつつあるほか、水平解像度1kmの数値シミュレーションによる再現も進みつつあり、概ね順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
海上で発生するメソβスケール渦の詳細な解析の事例数を増やし、事例間の共通点、相違点を明らかにする。また、エントレインメントを考慮した対流有効位置エネルギーE-CAPEが個々の竜巻の発生ポテンシャル評価に有効であるかを解明する。
竜巻を生ずる積乱雲（スーパーセル）のエントレインメント率に関するLESでは、格子サイズをコントロール実験の100m以外にも変えた実験を行い、慣性小領域の乱流が陽に表現されるようになる解像度、測定されるエントレインメント率が数値的収束に達する解像度を明らかにし、投稿論文にまとめる。また、竜巻を伴う台風の高解像度実験を行い、台風に伴うスーパーセルの発生とE-CAPEなどの指標との関係を調べる。
台風に伴う突風に関しては、2015年台風第15号のコア域の風構造について、昨年度解析した3秒値や10秒値の地上データについて時空間変換やドップラーレーダーを用いた解析などを行うことによって、台風の眼の内部や壁雲付近に存在するメソ渦の構造を明らかにする。また、昨年度実施した数値シミュレーションの結果を用いて壁雲付近のメソ渦の構造や時間変化を調査する。
|
