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2023 Fiscal Year Research-status Report

フェーズドアレイ気象レーダーを用いた竜巻の機構解明と三次元検出技術の開発

Research Project

Project/Area Number 21K03666
Research InstitutionJapan, Meteorological Research Institute

Principal Investigator

足立 透  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 主任研究官 (10632391)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords竜巻 / フェーズドアレイレーダー / 深層学習
Outline of Annual Research Achievements

竜巻の機構解明及び防災技術の高度化を目的として、フェーズドアレイ気象レーダーによる観測データの解析と渦の3次元検出技術の開発に取り組んだ。本年度は特に、竜巻被害を伴う・伴わないケースに分けて、積乱雲の内部構造に係る類似点・相違点に着目した解析を実施した。
解析の対象は令和元年東日本台風に伴う事例であり、千葉県市原市に竜巻被害をもたらした積乱雲と、その周辺に位置していた被害報告を伴わない積乱雲を抽出した。いずれの積乱雲においても、その南端にフックエコーと呼ばれるかぎ針状のパターンとメソサイクロンと呼ばれる直径数km程度の渦構造が存在すること、エコー頂高度が3-4 km程度と低いことが確認され、典型的なミニ・スーパーセルの構造を有していた。
大局的な構造は極めて類似している一方で、その内部構造は竜巻被害報告の有無によって明瞭に異なることが明らかになった。概ね1km 以上の高度に存在するメソサイクロンの回転速度の最大値は竜巻被害を伴う積乱雲の方が3-4 m/sほど高い値を示す一方で、その下方に形成された直径数100m程度の径の小さな渦の回転速度に着目すると、竜巻を伴った積乱雲では35 m/s、被害報告を伴わない事例では22 m/sの値であり、両者の間には概ね13 m/sの顕著な差異が存在することが明らかになった。この差異をもたらす原因を解析したところ、小渦の成因と考えられる強い降水コアの落下位置と継続時間、小渦と上方のメソサイクロンとの近接性が大きく影響している可能性を見出した。
これらの結果は、竜巻発生の有無を決定づける要因として積乱雲内部の物理プロセスが極めて重要な役割を果たしていること、また防災応用の面においては、メソサイクロンだけでなくその下方における径の小さな渦の立体的な監視が有益であることを示唆し、本課題で開発する渦の3次元検出技術の重要性を裏付けるものとなった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和5年度は当初の計画に基づいて事例間の比較を行い、竜巻被害報告の有無に応じた類似点と相違点を明らかにするとともに、得られた知見に基づいて本課題で開発する渦の3次元検出技術に係る評価を行った。この結果、竜巻被害の有無に重要な影響を及ぼすと示唆される物理プロセスの抽出に成功するとともに、当該課題で開発する渦の3次元検出技術の有効性の裏付けが得られ、当該年度の目標達成に至った。
このことにより、研究は概ね順調に進捗していると考えられる。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度の研究推進を通して、当初の計画が妥当であることが示唆された。そこで最終年度である令和6年度は、当該研究計画に基づいて研究の総括を進め、学会発表や学術雑誌への論文投稿を通じた成果公表に努める。

Causes of Carryover

当初計画していた物品等について合理的な調達が可能となったほか、学術会議のオンライン出席などに伴い、次年度使用額が生じた。この経費は、主に次年度の研究用物品の調達および研究成果発表に充てる。

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023

All Journal Article (3 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] 最新の気象レーダーを用いたメソ気象研究の発展2024

    • Author(s)
      足立透
    • Journal Title

      月刊海洋

      Volume: 56 Pages: 105~114

  • [Journal Article] フェーズドアレイレーダーで捉えた竜巻渦―竜巻渦は降りてくるのか昇っていくのか―2023

    • Author(s)
      足立透
    • Journal Title

      天気

      Volume: 70 Pages: 264~266

  • [Journal Article] 第55回メソ気象研究会/東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「小倉義光先生追悼シンポジウム―メソ気象研究の将来展望―」の報告2023

    • Author(s)
      新野宏、坪木和久、加藤輝之、佐藤陽祐、伊藤純至、足立透、伊藤耕介
    • Journal Title

      天気

      Volume: 70 Pages: 17~23

  • [Presentation] Fine-Scale Spatiotemporal Analysis of Wintertime Dry Microburst Event Observed with Smartphone Camera and Phased Array Radar2023

    • Author(s)
      Toru Adachi and Hiroshi Niino
    • Organizer
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 最新の気象レーダーを用いたメソ気象研究の発展2023

    • Author(s)
      足立透
    • Organizer
      第55回メソ気象研究会/東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「小倉義光先生追悼シンポジウム-メソ気象研究の将来展望-」
    • Invited
  • [Presentation] 台風環境下における竜巻被害を伴う積乱雲と伴わない積乱雲の時空間構造の比較解析2023

    • Author(s)
      足立 透、梅原 章仁、益子 渉
    • Organizer
      日本気象学会2023年度秋季大会
  • [Presentation] Comparative Study on Spatiotemporal Structure of Tornadic and Non-Tornadic TC Miniature Supercells2023

    • Author(s)
      Toru Adachi, Wataru Mashiko, and Akihito Umehara
    • Organizer
      American Geophysical Union 2023 Fall Meeting
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] フェーズドアレイレーダーを用いた 局地的・突発的な大気現象に関する研究2023

    • Author(s)
      足立透
    • Organizer
      東京大学大気海洋研究所・海洋大気力学セミナー
    • Invited

URL: 

Published: 2024-12-25  

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