| 研究課題/領域番号 |
17204041
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
中村 健治 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 教授 (20262917)
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| 研究分担者 |
上田 博 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 教授 (80184935)
檜山 哲哉 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 助教授 (30283451)
阿部 理 名古屋大学, 環境学研究科, 助手 (00293720)
篠田 太郎 名古屋大学, 地球水循環研究センター, 助手 (50335022)
樋口 篤志 千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 助教授 (90324384)
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| キーワード | 降水同位体比 / 層状性降水 / 対流性降水 / 雨滴粒径 / 粒径別同位体交換モデル / CIP法 / 釜石鉱山立坑 / 水滴落下実験 |
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| 研究概要 |
情報通信研究機構・沖縄亜熱帯計測センター・大宜味大気観測施設で梅雨期に行った数分おきの降水サンプリング、降水量計測、Cバンド偏波ドップラーレーダ観測、そして高層気象観測のデータ解析を進めた。降水形態を層状性降水と対流性降水に分類し、それぞれにおける降水サンプルの同位体比を分析した。解析の結果、層状性降水の同位体比は対流性降水のそれよりも小さかった。従来の研究では鉛直一層によるレイリー蒸留のみを仮定し、降水の同位体比が異なった場合には流入気塊にその原因を帰着させることが多かったが、本観測により、降水同位体比変動に対する大気の鉛直構造、降水形態、雨滴の生成条件と雲底下での水蒸気との同位体交換の重要性を示唆することができた。
上記の観測事実に対して、雲内と雲底下における雨滴同位体比の変化を定量的に議論するために、雲底下における「雨滴-水蒸気間の粒径別同位体交換モデル」を開発した。このモデルは、雲底下を落下中の雨滴が周囲の水蒸気と交換することによる同位体比変化を雨滴粒径毎に予測するモデルであり、落下する雨滴と周囲の水蒸気の間に同位体平衡を仮定していないのが特徴である。モデルの構築にあたって、数値拡散が現れないCIP法を採用した。モデルを用いた感度分析の結果、小粒径・低相対湿度ほど同位体比の変化量が大きく、粒径別に降水量で重み付けした平均(バルク)降水同位体比に対し、相対湿度が大きく影響を与えることがわかった。
このモデルを検証するために、高低差430mの日鉄鉱業・釜石鉱山立坑において水滴落下実験を行った。水滴は直径2mmと3mmの2種類作成し、同位体比既知の水試料(3種)を落下させることで落下後の水滴の同位体比変化を調べた。立坑内が高湿度環境条件であったため、小麦粉による水滴捕集を行った。立坑実験後、小麦粉からの水の抽出とマイクロリットルレベルでの同位体比測定法を考案し、室内実験を行った。
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