赤道大気レーダーの高機能化開発による熱帯対流圏界層の研究

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01967
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 橋口 浩之 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (90293943)
• 研究分担者: 柴垣 佳明 大阪電気通信大学, 情報通信工学部, 教授 (00319592) ; 柴田 泰邦 東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (10305419) ; 下舞 豊志 島根大学, 学術研究院理工学系, 准教授 (30325039) ; 鈴木 順子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究プログラム), 研究員 (50512878) ; 荻野 慎也 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究プログラム), 主任研究員 (80324937)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 熱帯対流圏界層(TTL) / 赤道大気レーダー(EAR) / STRATEOLE-2 / ケルビン波 / 大気不安定

研究実績の概要

熱帯対流圏界層(TTL)は対流圏とも成層圏ともつかない熱帯域特有の遷移領域であり、成層圏・対流圏間の物質交換に重要な役割を果たしている。フランスとアメリカを中心とするグループによりスーパープレッシャー気球を用いたTTLの観測キャンペーンSTRATEOLE-2が計画され、本研究では、STRATEOLE-2キャンペーンに協同して、赤道大気レーダー(EAR)を用いた大気の高分解能観測、ラジオゾンデによる気温・乱流・オゾンの観測から、TTLにおける大気不安定の発生メカニズム、成層圏対流圏間物質交換(STE)の定量的解明を目指す。
2019年度にSTRATEOLE-2プレキャンペーンが実施され、キャンペーンに協同して、EARを用いた大気の高分解能連続観測に加えて、EARサイトにおいてGPSゾンデ・オゾンゾンデ・水蒸気ゾンデによる気温・乱流・オゾン・水蒸気の集中観測を実施した。本年度はこれらのデータを解析し、TTLにおける、大気不安定の発生メカニズム、成層圏対流圏間物質交換(STE)などを研究した。キャンペーン期間中の12月1日夕方から2日間程度持続する乱流層がEARで観測された。解析の結果、赤道ケルビン波の歪みにより東西風の強い鉛直シアーと西に傾いたケルビン・ヘルムホルツ(KH)波が見られる領域に深い対流システムが影響し、150m以下の微細な鉛直スケールでKH不安定が複数発生し約1 kmの高度範囲で強い乱流が生成していることが示唆された。またオゾンの変動は主に赤道ケルビン波の歪みや砕波による温度の鉛直分布の変動によって起こり、二次的に乱流混合が貢献することが示された。EARと近傍の赤道周回気球との同時観測から、乱流を生成するような大気の構造は500 kmを超える水平スケールで広がっている可能性が示された。
これらの成果について、国際論文誌・国内学会・国際会議等で発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] インドネシア航空宇宙庁（LAPAN)(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: インドネシア航空宇宙庁（LAPAN)
• [国際共同研究] フランス大気環境宇宙観測研究所 (LATMOS)(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: フランス大気環境宇宙観測研究所 (LATMOS)
• [雑誌論文] Capability of GPM IMERG Products for Extreme Precipitation Analysis over the Indonesian Maritime Continent (2022)
  • 著者名/発表者名: Ramadhan Ravidho、Marzuki Marzuki、Yusnaini Helmi、Muharsyah Robi、Suryanto Wiwit、Sholihun Sholihun、Vonnisa Mutya、Battaglia Alessandro、Hashiguchi Hiroyuki
  • 雑誌名: Remote Sensing 巻: 14 ページ: 412～412
  • DOI: 10.3390/rs14020412
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Retrieval of Vertical Structure of Raindrop Size Distribution from Equatorial Atmosphere Radar and Boundary Layer Radar (2022)
  • 著者名/発表者名: Vonnisa Mutya、Shimomai Toyoshi、Hashiguchi Hiroyuki、Marzuki
  • 雑誌名: Emerging Science Journal 巻: 6 ページ: 448～459
  • DOI: 10.28991/ESJ-2022-06-03-02
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Characteristics of Precipitation Diurnal Cycle over a Mountainous Area of Sumatra Island including MJO and Seasonal Signatures Based on the 15-Year Optical Rain Gauge Data, WRF Model and IMERG (2021)
  • 著者名/発表者名: Marzuki、Yusnaini Helmi、Ramadhan Ravidho、Tangang Fredolin、Amirudin Abdul Azim Bin、Hashiguchi Hiroyuki、Shimomai Toyoshi、Vonnisa Mutya
  • 雑誌名: Atmosphere 巻: 13 ページ: 63～63
  • DOI: 10.3390/atmos13010063
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] インドネシアにおける煙霧のライダー観測計画 (2022)
  • 著者名/発表者名: 柴田泰邦・阿保真
  • 学会等名: 第16回MUレーダー・赤道大気レーダーシンポジウム
• [学会発表] Observations of Turbulent Mixing in Tropical Tropopause Layer (TTL) (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hashiguchi, Momoko Hashino, Richard Wilson, Shinya Ogino, and Junko Suzuki
  • 学会等名: LAPAN/BRIN-Kyoto University International Symposium for Equatorial Atmosphere
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] A Review on Equatorial Atmosphere Radar (EAR) Observations - Turbulent layer and ozone vertical distribution in tropical tropopause layer (TTL) based on Strateole-2 pre-campaign - (2022)
  • 著者名/発表者名: Hiroyuki Hashiguchi
  • 学会等名: 2nd INternational Conference on Radioscience, Equatorial Atmospheric Science and Environment (INCREASE)
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 熱帯対流圏界層(TTL)における乱流層とオゾン鉛直分布の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋口浩之・橋野桃子・Richard Wilson・荻野慎也・鈴木順子
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度春季大会
• [学会発表] 熱帯対流圏界層(TTL)における乱流層とオゾン鉛直分布の観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋口浩之・橋野桃子・Richard Wilson・荻野慎也・鈴木順子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
• [学会発表] Phased Array Atmospheric Radar (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Hashiguchi
  • 学会等名: International E-Conference on Advances in Information Technology and Research
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 赤道大気レーダー観測に基づいた西スマトラ山岳域での下層風速場の違いによる対流活動の特徴について (2021)
  • 著者名/発表者名: 柴垣佳明・橋口浩之・下舞豊志・山中大学
  • 学会等名: 第15回MUレーダー・赤道大気レーダーシンポジウム
• [学会発表] インドネシアにおけるライダーを用いた煙霧観測手法の検討 (2021)
  • 著者名/発表者名: 柴田泰邦・Isam Ebisawa KUSWAN・阿保真
  • 学会等名: 第15回MUレーダー・赤道大気レーダーシンポジウム