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2019 年度 実績報告書

台風の強度・構造に対するエアロゾルの影響

研究課題

研究課題/領域番号 19K21053
配分区分基金
研究機関慶應義塾大学

研究代表者

宮本 佳明  慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 講師 (90612185)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2020-03-31
キーワード台風 / 熱帯低気圧 / エアロゾル
研究実績の概要

台風は、海面から供給された水蒸気が雲になることで駆動する。そのため台風の強度や構造は、雲内の凝結の分布によって大きく異なることが分かっている。また、雲ができる際には核になる物質(凝結核)が必要で、大気中を浮遊するエアロゾルがそれとなる。積乱雲などの雲では、エアロゾルの数濃度が変わると雲の構造が変わることが分かっているため、雲の構造に感度の大きい台風でも、エアロゾルの数濃度によって強度や構造が変化することが想定される。そこで本研究は、エアロゾルの数濃度が台風の強度・構造へ与える影響を解明することを目的とする。
そのために、気象モデルと精緻な雲物理モデルを用いて、エアロゾルの数濃度を系統的に変えた数値シミュレーションを行った。その結果、成熟した台風の強さにはエアロゾルの数濃度は大きく影響しなく、成熟するまでの強化過程の始まるタイミングや速度に影響することが分かった。これは、台風の成熟時の強度は環境場で決まるのに対して、発達時は個々の雲に依存することに起因すると考えられる。
この傾向は、簡単な二次元の熱流体計算でも確認できた。熱対流が形成したての頃は、エアロゾルの数濃度が高いほど強い対流が形成されたいたのに対して、準定常状態になると対流の強さも水平スケールもエアロゾル数濃度には全く依存しなくなった。一方で下層雲では、準定常的な状態になってもエアロゾルの数濃度が異なると、雲の構造が異なっていた。これは、エアロゾルの数濃度の微妙な差によって雲の水平スケールが変わり放射収支が変わるためと考えられる。さらに、エアロゾルの数濃度を関数とした対流の形成過程の理論を構築して、線形理論の解として対流が形成するためのエアロゾルの最少数濃度を導出した。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 3件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Impacts of Number of Cloud Condensation Nuclei on Two-Dimensional Moist Rayleigh Convection2020

    • 著者名/発表者名
      MIYAMOTO Yoshiaki、NISHIZAWA Seiya、TOMITA Hirofumi
    • 雑誌名

      Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II

      巻: 98 ページ: 437-453

    • DOI

      https://doi.org/10.2151/jmsj.2020-023

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] On the Correlation between Total Condensate and Moist Heating in Tropical Cyclones and Applications for Diagnosing Intensity2019

    • 著者名/発表者名
      Nolan David S.、Miyamoto Yoshiaki、Wu Shun-nan、Soden Brian J.
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 147 ページ: 3759~3784

    • DOI

      https://doi.org/10.1175/MWR-D-19-0010.1

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Large dependency of charge distribution in a tropical cyclone inner core upon aerosol number concentration2019

    • 著者名/発表者名
      Sato Yousuke、Miyamoto Yoshiaki、Tomita Hirofumi
    • 雑誌名

      Progress in Earth and Planetary Science

      巻: 6 ページ: -

    • DOI

      https://doi.org/10.1186/s40645-019-0309-7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 台風に関する最新の研究の紹介2019

    • 著者名/発表者名
      宮本佳明
    • 学会等名
      気象予報士会神奈川支部例会
    • 招待講演
  • [学会発表] A Dynamical Mechanism on Secondary Eyewall Formation of Tropical Cyclones2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Miyamoto
    • 学会等名
      Asia-Oceania Geoscience Society 2019 meeting
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Structural Changes Preceding Rapid Intensification in Tropical Cyclones as shown in a Large Ensemble of Idealized Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Miyamoto
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union 2019 meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] エクマンパンピング不安定2019

    • 著者名/発表者名
      宮本佳明
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union 2019 meeting
    • 招待講演
  • [学会発表] A Dynamical Mechanism on Secondary Eyewall Formation of Tropical Cyclones2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshiaki Miyamoto
    • 学会等名
      Typhoon Seminar 2019
    • 国際学会

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公開日: 2021-01-27  

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