2020 Fiscal Year Annual Research Report
都市気象LESモデルによるゲリラ豪雨の「種」の解明と気候変動下の将来変化予測
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20H02258
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山口 弘誠 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90551383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
相馬 一義 山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40452320)
梶川 義幸 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 上級研究員 (20572431)
小川 まり子 京都大学, 東南アジア地域研究研究所, 助教 (00785719)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | LES / ゲリラ豪雨 / ヒートアイランド / 気候変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、都市気象LESモデルの精緻化による渦糸の組織化プロセスの解明に着手した。
１．渦糸の組織化を捉える集中観測：上昇流を計測できる境界層レーダー、水平気流を計測できるドップラーライダーによる集中観測を現象の発生しやすい神戸市で夏季に実施した。境界層レーダーで観測された上昇流をウェーブレット解析した結果、4分以下の短い周期を持つ熱的上昇流と下降流の時間連続ペアが対流日に卓越していたこと、およびそのウェーブレット分散が晴天日と比較して大きいことを明らかにした。また、局地的な豪雨を観測するために1分ごとに3次元観測を効果的にスキャンする手法を開発した。
２．渦糸の組織化を解明する都市気象LESモデルシミュレーションと他のLESモデルとの比較実験：都市気象LESモデルシミュレーションによって、数100mの水平スケールを持つ渦糸が併合して500～1000m程度の大きな渦管へ成長する過程を明らかにし、特に、水蒸気凝結の潜熱が大きく寄与していることを示した。また、SCALE-LESを用いて山口・小西ら(2018,2019)に準ずる実験設定の基で数値実験を行い、地形性降雨の再現性について確認した。また領域内における都市の割合に対する感度実験を行い、降水量や上昇流の最高到達高度について差異を解析した。
３．都市の熱的空間情報の表現の精緻化：数値気象モデルへの活用を目指して、陸面過程モデルに静止気象衛星に基づく日射量データ、気象庁解析雨量データと詳細な都市活動情報データを与え現実的な地表面状態量を推定するシステムのプロトタイプを構築した。
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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
渦糸から渦管へと発達するプロセスについて、渦糸自身が持つ気流構造が大きく寄与することを明らかにしたことが大きな成果である。また、その環境場についても考察し、水蒸気量が多いとき、潜熱放出が大きくなって熱的上昇流が太くなることで隣り合う別の熱的上昇流との距離が近くなることが併合化の効率を高めることも明らかにした。
その他、観測による豪雨の種のプロセス解明、他のLESモデルを用いた相互比較、都市陸面プロセスの精緻化、なども順調に進捗してきた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．観測：ドップラーライダーを活用して、より多角的に渦糸・渦管プロセスを解明し、特に、ゲリラ豪雨へと発達するような条件を見いだす。また、大気の環境場や地形影響を考慮して降水粒子生成過程の一般化に向けた調査を行う。
２．LESモデル：観測とさらに連携し、渦糸・渦管プロセスの表現を精緻化する。加えて、複数のLESモデル解析をベースとして、都市の効果を対象に、地表面状態の差異による上昇流の強さ・発生位置・発達過程などの違いを解析し、豪雨に繋がる上昇流に必要不可欠な物理プロセスを明らかにする。
３．都市陸面情報の高度利用：R2年度に構築したシステムで推定した地表面状態量を雲解像数値気象モデルへ導入した計算を行い、将来的なLESへの活用可能性についても検討する。
４．気候変動下における将来変化解析：ゲリラ豪雨の生起頻度の将来変化を解析する。
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[Journal Article] Summary of the 4th International Convection-Permitting Modeling Workshop for Climate Research2021
Author(s)
Takayabu, I., R. Rasmussen, E. Nakakita, A. Prein, H. Kawase, S. Watanabe, S.A. Adachi, T. Takemi, K. Yamaguchi, Y. Osakada, and Y.H. Wu
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Journal Title
GEWEX quarterly
Volume: 31(1)
Pages: 14-16
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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