研究課題
基盤研究(B)
大気乱流は、それによる熱や水蒸気等の混合を通じて、より大きなスケールの大気現象に影響を与えることが知られている。しかしながら、その時空間スケールの小ささから、観測や実験が容易ではなく、大気乱流が関わるスケール間相互作用については、まだまだ未解明な部分が多く残されている。本研究では、積雲対流と大気乱流を同時に表現する大規模数値シミュレーションにより、地表面付近や雲内の乱流と積雲対流の間の相互影響について、そのメカニズムを解明するとともに、その量的評価を行う。これにより、これまで考えることが難しかった大気乱流を含む大気現象のスケール間相互作用という新しい研究領域の開拓を行う。
積雲対流は、強い降水をもたらすなど、社会的にも重要な大気現象であり、その理解およびシミュレーションにおける高い再現性が求められている。O(1 km) 以下のスケールをもつ大気乱流は、熱や水蒸気を混合するため、O(10 km) スケールである積雲対流に大きな影響を与えることが知られている。しかしながら、その時空間スケールの小ささから、大気乱流と積雲対流とのスケール間相互作用については理解が進んでいない。そこで、本研究では、それらのスケール間相互作用を理解することを目的としている。本研究では、大気乱流と積雲対流をともに陽に解像するラージエディーシミュレーション実験を行うことにより、その相互作用を明らかにすることを試みた。シミュレーションにおける雲微物理過程について、従来計算手法であるバルク法やビン法を用いた実験に加え、最新のラグランジュ粒子ベースの計算手法である超水滴法 (Shima et al. 2009, 2020) を用いた実験を行うことにより、積雲対流と境界層の関係について複数の視点から調べた。また、大気乱流および積雲対流は非線形が強い現象であるため、カオス性に起因する不確実性に関する影響評価も行った。これらにより、大気乱流および積雲対流のスケール間相互作用について、その性質を多角的な観点から明らかにすることが出来た。一方で、これらの間の相互作用については、まだ未解明な点も多く、今後さらなる研究を続けていくことが重要である。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)
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