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ハイブリッド低気圧の形成メカニズムと多様性の体系的解明

研究課題

研究課題/領域番号 23K20883
補助金の研究課題番号 21H01164 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
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

柳瀬 亘  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 主任研究官 (80376540)

研究分担者 平田 英隆  立正大学, データサイエンス学部, 専任講師 (30808499)
栃本 英伍  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 研究官 (40749917)
嶋田 宇大  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 主任研究官 (60750651)
渡邉 俊一  気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 研究官 (60785195)
吉田 聡  京都大学, 防災研究所, 准教授 (90392969)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
16,770千円 (直接経費: 12,900千円、間接経費: 3,870千円)
2024年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2023年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
キーワードハイブリッド低気圧 / 台風 / 爆弾低気圧 / メソ低気圧 / 温帯低気圧 / ポーラーロウ / 梅雨低気圧 / メソスケール低気圧
研究開始時の研究の概要

大雨や強風を集中させる低気圧は社会に大きな影響を及ぼす。気象学の発展に伴い、「凝結熱で発達する台風か、傾圧性で発達する温帯低気圧か」という古典的分類では分けられない、様々な形態の低気圧の存在が明らかにされつつある。日本周辺でも温帯低気圧化・爆弾低気圧・梅雨低気圧・ポーラーメソサイクロンなどが甚大な災害を引き起こしてきた。これらは共通して凝結熱と傾圧性が相互作用して形成する「ハイブリッド低気圧」である。本研究では未解明な点が多いハイブリッド低気圧の実態の解明を目指す。ハイブリッド低気圧の理解が進めば、台風や温帯低気圧の知見と併せて、地球上の多様な低気圧をより包括的に理解できることが期待される。

研究実績の概要

本課題では2つのテーマにより低気圧の実態解明に取り組んでいる。
テーマ1では、最先端の観測手法や高解像度数値実験などを利用し、低気圧の多様な内部構造の形成メカニズム等を解明する。本年度は、(1)台風が中緯度で温帯低気圧に遷移する温帯低気圧化について、ランダムフォレスト等を用いた台風強度予測モデルが予測精度を大きく改善することを示した論文、および、風分布の特徴(波数2構造の卓越)を合成開口レーダー風観測から示した論文を投稿した。発達ハリケーンにおける風速場と対流活動の特徴を解析した論文を出版した。(2) 2021年8月に島根県に豪雨・暴風をもたらした台風第9号の温帯低気圧化について、全球大気再解析ERA5および領域雲解像モデルによる数値実験を用いて内部構造の形成メカニズムを調査した。(3)亜熱帯低気圧等が台風に遷移する熱帯低気圧化について、2012年台風第12号の非軸対称な発生過程を数値実験で解明した論文を出版した。
テーマ2では、統計的解析と理想化実験を利用し、多様な内部構造を生み出す環境場について解明する。本年度は、(1)東シナ海上で冬季に発達する温帯低気圧について、ERA5を用いて発達強度で分類解析し、発達する低気圧は発生前に中国南部で水蒸気収束が大きく、下流側で高気圧が卓越していることを明らかにした。(2)日本海における渦状擾乱について、全球大気再解析JRA-55からの5kmダウンスケーリング実験を用いて長期変動を解析し、発生数が1980年代末を境に減少していること、および、発生数と全球規模のテレコネクションパターンとの関係を明らかにした。(3)梅雨前線帯低気圧について、過去の事例のデータベースを基に、理想化実験およびコンポジット場を初期値・境界値とした数値実験の準備を行なった。また、データベースを用いて、九州で線状降水帯を引き起こす梅雨前線帯低気圧の特徴を調査した。

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

各低気圧の事例研究や統計的研究については順調に進展しており、3年目までに、査読付きの国際誌で9編の論文を出版、学会や研究会などで36件の発表を行い、1冊の図書を出版した。2023年度は当初の研究計画通り、テーマ1では温帯低気圧化や亜熱帯低気圧の事例解析を進め、テーマ2では爆弾低気圧や冬季の渦状擾乱の統計研究、および、梅雨期の低気圧と温帯低気圧化の理想化実験を進めた。
本課題で重視する連携については、低気圧の包括的な解説書の出版計画が順調に進展している。2023年度は原稿の執筆を開始し、3本の初稿を早めに集めることができた。これらを参考に全体の分量や内容に関する調整を行いながら、残りの原稿の執筆を効率的に進めている。また、代表者と分担者が中心となって2024年2月に第5回高・低気圧ワークショップを開催し、数十名の参加者と様々な低気圧についての研究発表と議論を行った。
全体の統括については、2023年6月に第3回目、2024年4月に第4回目の会合を行い、それぞれ前年度の進捗と当該年度の方針について議論を交わした。
当初の計画からの変更点としては、低気圧の横断的理解に関する世界気象機関の国際会議に代表者が関わることとなった。2022年には第10回熱帯低気圧に関する国際会議において「低気圧の相遷移」に関する作業部会の取りまとめを務め、また、2024年の「低気圧の種類と相遷移」に関する国際会議の組織委員として会議の運営に取り組んでいる。これらは本研究課題を国際的に発展させる上で絶好の機会であるため、当初計画していた解析ツールの開発のためのエフォートを割り当てることにした。

今後の研究の推進方策

テーマ1では、引き続き温帯低気圧化等の事例解析を進める。最先端の衛星観測や再解析データにより内部構造の実態を把握するとともに、高解像度数値実験により雲内部の凝結熱や海面からの熱供給の効果を定量的に調べる。また、気流構造を調べるトラジェクトリ解析などのツールを改良していく。
テーマ2では、引き続き爆弾低気圧や冬季の渦状擾乱等の統計的研究を進める。統計では全球大気再解析データに加え、アンサンブルやダウンスケールを利用した最新のデータセットも解析する。また、温帯低気圧化や梅雨期の低気圧等に関する事例解析や統計的解析の知見をより普遍的なものにするため、平均的な大気場を与えるコンポジット実験、単純化した大気場を与える理想化実験の研究を進める。
連携については、気象研究ノートの出版に向けて、研究代表者・分担者が専門とする各低気圧に関する章の執筆を進め、多くの章の原稿を完成させる。また、低気圧の横断的な理解を進めるため、日本気象学会2024年度秋季大会で専門分科会の世話役を務めるとともに、第6回高・低気圧ワークショップについても企画を検討する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (45件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 4件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (35件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Shear-Relative Asymmetric Kinematic Characteristics of Intensifying Hurricanes as Observed by Airborne Doppler Radar2024

    • 著者名/発表者名
      Shimada Udai、Reasor Paul D.、Rogers Robert F.、Fischer Michael S.、Marks Frank D.、Zawislak Jonathan A.、Zhang Jun A.
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 152 号: 2 ページ: 491-512

    • DOI

      10.1175/mwr-d-22-0340.1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tropical transition of Tropical Storm Kirogi (2012) over the western North Pacific: Synoptic analysis and meso-scale simulation.2023

    • 著者名/発表者名
      Yanase, W., U. Shimada, N. Kitabatake, and E. Tochimoto
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 151 号: 10 ページ: 2549-2572

    • DOI

      10.1175/mwr-d-22-0190.1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Phase transitions between tropical, subtropical, and extratropical cyclones: A review from IWTC-102023

    • 著者名/発表者名
      Wood Kimberly、Yanase Wataru、Beven Jack、Camargo Suzana J.、Courtney Joseph B.、Fogarty Chris、Fukuda Junya、Kitabatake Naoko、Kucas Matthew、McTaggart-Cowan Ron、Reboita Michelle Simoes、Riboldi Jacopo
    • 雑誌名

      Tropical Cyclone Research and Review

      巻: 12 号: 4 ページ: 294-308

    • DOI

      10.1016/j.tcrr.2023.11.002

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiscale Processes Leading to Heavy Precipitation in the Eastern Nepal Himalayas2023

    • 著者名/発表者名
      Hirata Hidetaka、Fujinami Hatsuki、Kanamori Hironari、Sato Yota、Kato Masaya、Kayastha Rijan B.、Shrestha Madan L.、Fujita Koji
    • 雑誌名

      Journal of Hydrometeorology

      巻: 24 号: 4 ページ: 641-658

    • DOI

      10.1175/jhm-d-22-0080.1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural and Environmental Characteristics of Western Baiu Frontal Depressions2023

    • 著者名/発表者名
      Tochimoto Eigo、Yanase Wataru
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 36 号: 8 ページ: 2349-2365

    • DOI

      10.1175/jcli-d-22-0515.1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 温帯低気圧化中の台風Hagibis (2019)の北側に集中した降水の複合的な力学2022

    • 著者名/発表者名
      YANASE Wataru、ARAKI Kentaro、WADA Akiyoshi、SHIMADA Udai、HAYASHI Masahiro、HORINOUCHI Takeshi
    • 雑誌名

      気象集誌. 第2輯

      巻: 100 号: 5 ページ: 783-805

    • DOI

      10.2151/jmsj.2022-041

    • ISSN
      0026-1165, 2186-9057
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Influence of an Upper-level Trough on the Formation of a Baiu Frontal Depression that Caused a Torrential Rainfall Event in Southern Kyushu, Japan on July 4, 20202022

    • 著者名/発表者名
      Tochimoto Eigo, Iizuka Satoshi, Ohigashi Tadayasu
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 18A 号: Special_Edition ページ: 1-7

    • DOI

      10.2151/sola.18A-001

    • NAID

      130008159452

    • ISSN
      1349-6476
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid Increase of Explosive Cyclone Activity over the Midwinter North Pacific in the Late 1980s2022

    • 著者名/発表者名
      A. Kuwano-Yoshida, S. Okajima, H. Nakamura
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 35 号: 3 ページ: 1113-1133

    • DOI

      10.1175/jcli-d-21-0287.1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variability of Environmental Conditions for Tropical Cyclone Rapid Intensification in the Western North Pacific2022

    • 著者名/発表者名
      Shimada Udai
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 35 号: 14 ページ: 1-38

    • DOI

      10.1175/jcli-d-21-0751.1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 低気圧の横断的理解に向けた国内外の動向2024

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘
    • 学会等名
      第5回高・低気圧ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 2021年8月の島根の豪雨と台風10号から温低化した低気圧の構造2024

    • 著者名/発表者名
      平田英隆
    • 学会等名
      第5回高・低気圧ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 海流の変動が温帯低気圧の構造へ与える影響2024

    • 著者名/発表者名
      平田英隆
    • 学会等名
      「環境場の違いがもたらす多様な温帯低気圧構造の形成機構」に関する研究会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 日本周辺で発生するポーラーメソサイクロンの長期変動と将来変化2024

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一
    • 学会等名
      第5回高・低気圧ワークショップ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Phase transition from a baroclinic disturbance to a tropical cyclone in the subtropical North Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Yanase Wataru、Shimada Udai、Kitabatake Naoko、Tochimoto Eigo
    • 学会等名
      The 2nd international workshop of Hotspot2: Mid-latitude ocean-atmosphere interactions: Their processes and predictability
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Baroclinically triggered formation of a tropical storm in the western North Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Yanase Wataru、Shimada Udai、Kitabatake Naoko、Tochimoto Eigo
    • 学会等名
      The International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) 2023, The 28th General Assembly
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Parameter sweep experiments on a spectrum of cyclones with diabatic and baroclinic processes2023

    • 著者名/発表者名
      Yanase Wataru
    • 学会等名
      Japan-Israel Joint Symposium on Atmospheric Dynamics and Climate
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 台風の温帯低気圧化の理想化実験2023

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘
    • 学会等名
      低気圧と暴風雨に係るワークショップ2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 台風の温帯低気圧化に伴う非対称構造に関する理想化実験2023

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘、栃本英伍
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Toward the Estimation of Tropical Cyclone Wind Structure in the Western North Pacific2023

    • 著者名/発表者名
      Shimada Udai
    • 学会等名
      JpGU meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 衛星データを用いた台風の最大風速半径(RMW)の推定2023

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] Structure and Environment of Western Baiu Frontal Depressions2023

    • 著者名/発表者名
      Tochimoto Eigo、Yanase Wataru
    • 学会等名
      The 2nd international workshop of Hotspot2: Mid-latitude ocean-atmosphere interactions: Their processes and predictability
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 梅雨前線帯低気圧の構造と環境場2023

    • 著者名/発表者名
      栃本英伍、柳瀬亘
    • 学会等名
      日本気象学会2023年度春季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 中緯度付近の台風の発生メカニズム―傾圧過程と非断熱過程の融合―2023

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘, 嶋田宇大, 北畠尚子, 栃本英伍
    • 学会等名
      中緯度大気海洋相互作用hotspot2研究集会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Phase Transitions -IWTC-10の作業部会より-2022

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘
    • 学会等名
      低気圧と暴風雨雪に係るワークショップ2022と第4回高低気圧ワークショップとの合同ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 低気圧の多様性に関する気象研究ノートの構想2022

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘, 栃本英伍, 渡邉俊一, 嶋田宇大, 北畠尚子, 吉田 聡, 平田英隆
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 2020年3月に八戸で発生した暴風の発生プロセス2022

    • 著者名/発表者名
      平田英隆
    • 学会等名
      低気圧と暴風雨雪に係るワークショップ2022と第4回高低気圧ワークショップとの合同ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 2020年3月に八戸で発生した記録的な暴風の発生メカニズム2022

    • 著者名/発表者名
      平田英隆
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 発達ハリケーンの上層アップシアー左象限で観測される強い上昇流について2022

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大
    • 学会等名
      日本気象学会2022年度春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] A comparison between SAR wind data and best track tropical cyclone data2022

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大
    • 学会等名
      JpGU meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 台風の面的暴風分布推定に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大
    • 学会等名
      低気圧と暴風雨雪に係るワークショップ2022と第4回高低気圧ワークショップとの合同ワークショップ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 台風ベストトラックとSAR海上風の比較2022

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] d4PDF5kダウンスケーリングを用いた日本周辺のポーラーメソサイクロンの将来変化2022

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一, 川瀬宏明
    • 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 実績報告書
  • [学会発表] 亜熱帯低気圧の特徴を示した台風Kirogi(2012)2022

    • 著者名/発表者名
      柳瀬 亘, 嶋田宇大, 北畠尚子, 栃本英伍
    • 学会等名
      第3回高・低気圧ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 梅雨低気圧の構造と環境場の統計解析2022

    • 著者名/発表者名
      栃本英伍, 柳瀬亘
    • 学会等名
      第3回高・低気圧ワークショップ
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 梅雨前線低気圧の構造と環境場に関する統計調査2022

    • 著者名/発表者名
      栃本英伍, 柳瀬亘
    • 学会等名
      東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「地球流体におけるさまざまな流れとその基本過程の力学」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Large-scale conditions for reintensification after the extratropical transition of tropical cyclones in the western North Pacific Ocean.2021

    • 著者名/発表者名
      Yanase, W., U. Shimada and N. Takamura
    • 学会等名
      International workshop for mid-latitude air-sea interaction: advancing predictive understanding of regional climate variability and change across timescales
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 台風第19号の非対称な降水分布:中緯度プロセスの影響2021

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘, 荒木健太郎, 和田章義, 嶋田宇大, 林昌宏, 堀之内武
    • 学会等名
      第53回メソ気象研究会・気象災害委員会合同研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 台風Kirogi(2012)の傾圧的な発生過程2021

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘, 嶋田宇大, 北畠尚子, 栃本英伍
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 台風における鉛直シアと傾圧性の影響について2021

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘
    • 学会等名
      京都大学防災研究所・台風研究会「台風予報と防災情報に関する研究集会」
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 凝結熱と傾圧性から生じる低気圧の多様性2021

    • 著者名/発表者名
      柳瀬亘
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 静止気象衛星搭載雷センサで観測された熱帯低気圧の雷活動と強度変化の関係2021

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度春季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Different Environmental Conditions of Tropical Cyclone Rapid Intensification in the Western North Pacific2021

    • 著者名/発表者名
      Udai Shimada
    • 学会等名
      34th Conference on Hurricanes and Tropical Meteorology
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 台風における風観測の重要性とSARによる台風の風観測の取組み2021

    • 著者名/発表者名
      嶋田宇大, 林昌宏, 山口宗彦, 柳瀬亘, 田殿武雄, 大木真人, 磯口治
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 日本海寒帯気団収束帯(JPCZ)の理想化実験2021

    • 著者名/発表者名
      渡邉俊一,新野宏,Spengler Thomas
    • 学会等名
      雪氷研究大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 自然災害科学・防災の百科事典2022

    • 著者名/発表者名
      日本自然災害学会
    • 総ページ数
      806
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621306642
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

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