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Improvement in Estimating Hazards Caused by Explosive Cyclones on Ocean

Research Project

Project/Area Number 17J07627
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Natural disaster / Disaster prevention science
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

北 祐樹  東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords爆弾低気圧 / 波浪 / 大気海洋波浪結合モデル / 海洋混合層 / メキシコ湾流 / 北西大西洋 / 大気海洋相互作用 / 結合モデル / Large Eddy Simulation / 温暖前線 / 波浪スペクトル / 海洋波浪結合モデル / ハリケーン
Outline of Annual Research Achievements

急速に発達する爆弾低気圧(24時間以内に24hPa以上中心気圧が低下する温帯低気圧を指すこととする)は日本周辺では年に20個ほど発生し、様々な災害をもたらしうる。本研究は、大気海洋波浪結合モデルを用いることで波浪の爆弾低気圧の発達への影響を定量的に評価し、波浪と大気・海洋の結合スキームを改良・構築することで、爆弾低気圧の発達がどのように変わりうるかを明らかにすることを目的としている。
大気海洋波浪結合モデルを用いて、2018年1月に大西洋で発生した爆弾低気圧の発達に対する波浪の影響を定量的に評価した。本研究で開発した結合モデルの特徴は、大気境界層の摩擦速度の計算にうねりの影響を考慮する項を追加し、波浪による砕波によらない海洋混合過程を導入したことである。
モデル結果と観測値を比較したところ、風速・海面気圧・有義波高ともに概ね一致していることから、本モデルの妥当性が検証された。波浪は海表面の摩擦速度と粗度を増加させることで海面熱フラックスが上昇し、低気圧の発達が強化され海面気圧が低下することが判った。波浪により海洋混合層は深化し、海面水温が変化することが判った。また、波浪の海洋混合への影響によりメキシコ湾流南では海面水温を低下させ、爆弾低気圧の発達を抑制するが、北側では逆転層の暖水の湧昇により海面水温が増加し、爆弾低気圧の発達を強化することが判った。
結論として、爆弾低気圧の発達の予測精度を上げるためには波浪の結合が重要だと示された。爆弾低気圧への波浪影響は、海洋大気間の熱フラックスの変化を介してメソスケールの大気循環を変えうる。そして、メキシコ湾流を離れ北側に伝搬した爆弾低気圧が、温度逆転層の暖水が湧昇することと、低気圧の発達から遅れて増大する波浪の影響との相乗効果により発達し続けるという現象は、これまで示されたことの無い北西大西洋の爆弾低気圧特有の現象である可能性が考えらえる。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] ロードアイランド大学(米国)

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Journal Article] Development of waves under explosive cyclones in the Northwestern Pacific2018

    • Author(s)
      Kita Yuki、Waseda Takuji、Webb Adrean
    • Journal Title

      Ocean Dynamics

      Volume: 68 Issue: 10 Pages: 1403-1418

    • DOI

      10.1007/s10236-018-1195-z

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Ocean Surface Wave Effects on Explosive Cyclone with Atmosphere-Ocean-Wave Coupled Model2020

    • Author(s)
      Yuki Kita; Takuji Waseda
    • Organizer
      Ocean Science Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Atmospheric Turbulence Structures Shifted by Wave Directional Diversity2019

    • Author(s)
      Yuki Kita; Takuji Waseda
    • Organizer
      26th meeting on Waves In the Shallow water Environment
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Effect of Ocean Waves on an Explosive Cyclone Development: Investigation with a Coupled Model2019

    • Author(s)
      Yuki Kita; Takuji Waseda
    • Organizer
      JpGU Meeting 2019
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Effect of Ocean Waves on an Explosive Cyclone Development: Investigation with a Coupled Model2019

    • Author(s)
      Yuki Kita; Takuji Waseda
    • Organizer
      AOGS 16th annual meeting
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of the Impact of Ocean Waves on Development of Explosive Cyclone with a Coupled Model2019

    • Author(s)
      Yuki Kita; Takuji Waseda
    • Organizer
      2nd International Workshop on Waves, Storm Surges and Coastal Hazards
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The Effect of Ocean Waves on an Explosive Cyclone Development: Investigation with a Coupled Model2019

    • Author(s)
      Kita Yuki、Waseda Takuji
    • Organizer
      ICMCS-XIII
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 爆弾低気圧下における波浪影響に関する考察2019

    • Author(s)
      北祐樹、早稲田卓爾
    • Organizer
      低気圧と暴風雨に係るワークショップ2019
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Surface Ocean Wave Development under Explosive Cyclone Conditions2018

    • Author(s)
      Kita Yuki、Waseda Takuji、Webb Adrean
    • Organizer
      JpGU Meeting 2018
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Surface wave development under explosive cyclone conditions in comparison with typhoons2018

    • Author(s)
      Kita Yuki、Waseda Takuji、Webb Adrean
    • Organizer
      AOGS 15th annual meeting
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 波浪の影響を考慮した爆弾低気圧の数値シミュレーション精度向上について2018

    • Author(s)
      北祐樹、早稲田卓爾
    • Organizer
      日本船舶海洋工学会平成30年度秋季講演会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 爆弾低気圧における波浪の役割についての考察2018

    • Author(s)
      北祐樹、早稲田卓爾
    • Organizer
      第一回高・低気圧ワークショップ
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Spatial-Temporal Changes of Ocean Waves Generated by Explosive Cyclones2017

    • Author(s)
      Yuki Kita, Takuji Waseda, Adrean Webb
    • Organizer
      1st International Workshop on Waves, Storm Surges and Coastal Hazards Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Remarks] 爆弾低気圧が形成する波浪の特徴

    • URL

      http://fujin.geo.kyushu-u.ac.jp/meteorol_bomb/recentworks/05.php

    • Related Report
      2019 Annual Research Report

URL: 

Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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