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雲微物理素過程分類による降水組成マッピングを用いた降水メカニズム解明に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22K03724
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

橋本 明弘  気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 室長 (20462525)

研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2023年度)
配分額 *注記
2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
2024年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2023年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード素過程追跡スキーム / 雲微物理モデル / 氷晶 / 降雪粒子 / 過冷却雲粒 / 雲粒寄与率 / メソスケールモデル / Rainscope / 雲微物理 / 降雪 / 数値シミュレーション
研究開始時の研究の概要

自然界に出現する雲・降水の中の氷粒子は、柱状・板状・雲粒付き結晶・雪片・霰・雹等、多種多様であり、その成因を雲内部にまで遡って知ることは容易でないが、学術的には極めて価値あるテーマである。本研究は、精緻な雲・降水粒子特性を再現できる雲微物理素過程追跡スキームを用いた数値シミュレーションにより、冬季季節風下の筋状雲・地形性降雪雲・日本海寒帯気団収束帯に付随して生じる降雪雲や低気圧にともなう降雪雲等で生成される降雪粒子を再現する。その結果をもとに、降雪粒子の質量や数を雲微物理素過程別に分類・定量化し、それら降雪形成メカニズムを雲微物理学的視点から解き明かす。

研究実績の概要

【モデル改良と降水メカニズム解明】 降雪粒子の雲粒捕捉成長寄与率に応じて粒子の落下速度が変化するよう素過程追跡スキームに改良を加え、同じ質量でも雲粒捕捉成長の寄与が大きい粒子は落下速度が大きくなるようにした。この改良が、降雪量や降雪粒子特性分布の再現性にどのように作用するかに関する検討に着手した。冬季季節風時の富山県立山連峰や北海道夕張山地周辺での降雪事例を対象に数値シミュレーションを実施し、海岸からの距離や山岳地形によって、降雪粒子の特徴がどのように変化するかを調べた。シミュレーション結果によると、海岸から内陸に向かうにつれて雲粒捕捉成長の寄与が低下しており、過去に行われた観測研究と整合的な傾向を示した。また、山岳の風上側の降雪に対しては、比較的高い温度域での昇華成長、風下側の降雪に対しては、比較的低い温度域での昇華成長の寄与が大きくなる傾向がみとめられた。冬季季節風下の夕張山地の風上側(夕張市)と風下側(富良野市)で新たに実施した降雪粒子観測をもとに、このような地域性を示すシミュレーション結果を観測から裏付けることができるか、その可能性を探っている。
【降雪研究への波及】 科研他課題による降雪粒子観測に合わせて素過程追跡スキームを用いた数値シミュレーションを実施、出力データを提供することで、降水メカニズム解明に対するアプローチの一つとして研究コミュニティーに対する波及効果を生み出している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

氷粒子の雲粒捕捉成長寄与率に応じて粒子の落下速度が変化するよう素過程追跡モデルに改良を加えた。山岳地形によって生じる降雪形成過程の地域差について、数値シミュレーションをもとに検討した。

今後の研究の推進方策

素過程追跡スキームを用いた降雪シミュレーションの結果とともに観測データを用いて降水形成機構解明を進め、論文として取りまとめる。

報告書

(2件)
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Numerical simulation of the melting layer with a distorted bright band, observed on February 15, 2014, in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, A., S. Nakai, M. Katsumata, S. Hayashi
    • 雑誌名

      CAS/JSC WGNE Research Activities in Earth System Modelling

      巻: 52

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Investigation of Coastal Orographic Snow Clouds Microphysics with the Super-Droplet Method2024

    • 著者名/発表者名
      Anu Gupta, R. Taniguchi, S. I. Shima, and A. Hashimoto
    • 学会等名
      アメリカ気象学会年次総会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 富良野盆地における降雪粒子の特徴に関する数値実験2024

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 北海道の降雪粒子特性分布に関する数値実験2024

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      南極領域スケール雪氷研究集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Future change of the solid precipitation in Hokkaido, Japan ~ an insight from process tracking cloud microphysical model2023

    • 著者名/発表者名
      Kamada, M., Y. Sato, and A. Hashimoto
    • 学会等名
      第6回国際非静力学モデルに関するワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Process-oriented simulations of winter snowfall in Japan2023

    • 著者名/発表者名
      Hashimoto, A., M. Ishizaka, H. Motoyoshi, K. Yamashita, S. Nakai, and S. Yamaguchi
    • 学会等名
      第6回国際非静力学モデルに関するワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Process Tracking Model を用いた北海道の降雪粒子の将来変化2023

    • 著者名/発表者名
      鎌田萌花, 佐藤陽祐, 橋本明弘
    • 学会等名
      日本気象学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 塩沢における2023年1月24-25日の降雪事例の解析2023

    • 著者名/発表者名
      高見和弥, 橋本明弘, 竃本倫平, 鈴木賢士
    • 学会等名
      日本気象学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 山岳地域における降雪粒子特性に関する数値実験2023

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      日本気象学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 降雪粒子特性に対する山岳地形効果に関する数値実験2023

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      雪氷研究大会(2023・郡山)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 北西グリーンランドにおける雲・降水過程に関する数値実験2023

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘, 黒_豊, 的場澄人
    • 学会等名
      グリーンランド南東ドームアイスコアに関する研究集会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] Rainscopeゾンデ観測と数値モデルによる降水形成機構解明2023

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘, 鈴木賢士, 梅原章仁
    • 学会等名
      第18回ヤマセ研究会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] グリーンランドにおける局地風系と降雪過程に関する数値実験2023

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘, 黒﨑豊, 的場澄人
    • 学会等名
      国立極地研究所「南極領域スケール雪氷研究集会」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 北西グリーンランドでの降雪数値実験2023

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      北海道大学低温科学研究所研究集会「氷河氷床変動に関する現地観測-リモートセンシング-数理モデリング研究の新展開」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 素過程追跡モデルによる降雪粒子再現実験2022

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      北海道大学低温科学研究所研究集会「SE-Domeアイスコア研究会」
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 冬季日本海における降雪形成機構に関する数値実験2022

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘, 石坂雅昭, 本吉弘岐, 山下克也, 中井専人, 山口悟
    • 学会等名
      日本気象学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値モデルを用いた冬季北海道における降雪結晶に関する解析2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田萌花, 佐藤陽祐, 橋本明弘
    • 学会等名
      日本雪氷学会雪氷研究大会(2022・札幌)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 北陸平野部に大雪をもたらす条件と降雪粒子の特徴2022

    • 著者名/発表者名
      石坂雅昭, 本吉弘岐, 山下克也, 中井専人, 山口悟, 橋本明弘
    • 学会等名
      日本雪氷学会雪氷研究大会(2022・札幌)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 傾斜した融解層に関する数値実験2022

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      第8回メソ気象セミナー
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 数値モデルを用いた冬季北海道における降雪結晶に関する解析2022

    • 著者名/発表者名
      鎌田萌花, 佐藤陽祐, 橋本明弘
    • 学会等名
      2022年度日本気象学会北海道支部第1回研究発表会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 降雪ー積雪系の統合的理解に向けた降雪種モデリングの現状と展望2022

    • 著者名/発表者名
      橋本明弘
    • 学会等名
      積雪ワークショップ2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 北陸平野部における集中降雪の現象論2022

    • 著者名/発表者名
      石坂雅昭, 本吉弘岐, 山下克也, 中井専人, 山口悟, 橋本明弘
    • 学会等名
      日本雪氷学会雪氷学会北信越支部大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 「雲微物理素過程分類による降水組成マッピングを用いた降水メカニズム解明に関する研究」

    • URL

      https://www.mri-jma.go.jp/Dep/phy/ahashimo/jp22K03724.html

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2022-04-19   更新日: 2024-12-25  

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