2023 Fiscal Year Final Research Report

Reconstruction of a conceptual model for the structure and development process of cumulonimbus clouds by high-frequency 3-dimensional cloud, precipitation, and lightning observations

Research Project

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Project/Area Number	21H01162
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
Research Institution	National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
Principal Investigator	OHIGASHI Tadayasu 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, 特別研究員 (80464155)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	前坂剛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, 上席研究員 (70450260) 出世ゆかり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, 主任研究員 (80415851) 櫻井南海子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, 主任研究員 (30435846) 加藤亮平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, 主任研究員 (70811868)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2024-03-31
Keywords	積乱雲 / 雲レーダー / 雷 / 雲・降水同化 / ゾンデ / タイムラプスカメラ
Outline of Final Research Achievements	In this study, high-frequency observations were conducted to clarify the structure and development process of cumulonimbus clouds with high temporal resolution data. Radiosonde observations of the environmental field of cumulonimbus cloud development, including nine days of hourly observations during the daytime, were conducted in Tsukuba, and high-frequency observations of cloud structure were performed using cloud radars and time-lapse cameras. We also performed an analysis using precipitation radar to clarify the characteristics of cumulonimbus clouds that produce strong precipitation from the viewpoints of environmental fields, clouds, and precipitation. In addition, the assimilation of cloud radar data was studied. We have examined how to incorporate cloud radar observations into numerical models, and have shown the usefulness of an assimilation method that takes into account the development stages of clouds.
Free Research Field	気象学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	高頻度の環境場観測からは、下層から中層の湿度場の変動が大きいことがわかり、カメラ観測と合わせると、積乱雲の発生に先行して、積雲の鉛直方向への進展と局所的な加湿が積乱雲の発達に重要なことを示唆している。一方で、雲が発達する時には阻害要因が小さくなるように雲の水平スケールが大きくなっていることがわかった。これらの成果は強雨をもたらす雲の基本単位としての積乱雲の構造と発達プロセスの理解に寄与するものである。雲レーダーの同化については詳細な方法の検討が必要であるが、雲発生初期の情報を取り込むことによる積乱雲発達の短時間物理予測の可能性を示すものであり、局地的大雨の直前予測改善への波及効果が期待できる。