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スーパーセルと呼ばれる特殊な積乱雲に伴って強い竜巻がしばしば発生し甚大な被害がもたらされるが、スーパーセル内部の詳細な構造や竜巻の発生機構は十分に理解されていない。本研究は、数値シミュレーションや二重偏波レーダーによる解析結果を用いて、スーパーセルの構造を詳細に解析して竜巻発生のトリガーとなる前兆現象を特定し、竜巻の発生機構を解明することを目的に実施した。
2012年つくば市に甚大な被害をもたらしたスーパーセル竜巻については、竜巻渦の起源となる傾圧性は、フック状の形状をした降水物質の先端付近に位置する降水コアの落下に伴い生成されていたことが明らかになった。気象研究所の固体素子二重偏波レーダーでは、フックエコーは竜巻発生の10分以上前に出現し、時計回りと反時計回りのエコーの内、反時計回りのエコーが顕在化していた。スーパーセル竜巻の前兆現象と考えられるフック先端の降水コアの落下について、数値シミュレーションの結果を用いて評価した結果、レーダーで捉えるには500m程度の水平分解能と1分程度の時間分解能が必要であることが分かった。2018年伊江島に甚大な被害をもたらした竜巻は、背の低い構造で非スーパーセル竜巻であり、2つのシアラインの交点付近で発生していたことが分かった。このような竜巻に対しても、水平解像度1km程度のモデルを用いれば、アップドラフトヘリシティとよばれる指数を用いることで竜巻の発生ポテンシャルをある程度適切に予測できることが分かった。
また、2002年から2017年までの全国の気象官署151地点の地上観測データを用いて、日本における突風の統計解析を行った結果、突風の約半数は台風に伴うものであり、多くはミニスーパーセル竜巻の発生しやすい台風の進行方向右前方で発生していたことが明らかになった。
これらの成果は、米国気象学会や日本気象学会の論文誌にまとめ、公表している。
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