台風による遠隔降水強化メカニズムの解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 21K03657
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 齊藤 和雄 東京大学, 大気海洋研究所, 客員教授 (70391224)
• 研究分担者: 伊藤 耕介 琉球大学, 理学部, 准教授 (10634123)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 台風 / 遠隔降水 / 非地衡風 / 2次循環 / 雲解像モデル

研究実績の概要

台風が南海上にある時に日本本土で大雨が降ることがあり、有名な事例としては平成12年9月の東海豪雨がある。世界的にも同様な現象がPredecessor Rain Event (PRE)として知られている。台風による遠隔降水は、防災上重要なテーマであるが、降水強化のメカニズムについては必ずしも明瞭に理解されていない。本研究では、台風からの北向き水蒸気輸送やその降水への影響、上層ジェットとの相互作用によって生じる非地衡風の2次循環の影響、遠隔降水における台風の役割や遠隔豪雨を起す台風の特徴などについて、数値モデル実験や統計解析などにより調査し、台風による遠隔降水強化メカニズムを解明する。
令和3年度は、研究計画の初年度として、①2009年台風第18号が日本の南海上にある時に出現した北向き非地衡風による上層加湿が西日本の遠隔降水にどのような影響を与えるかについてと降水増大に係る雲物理学的機構を雲解像モデルで調べるとともに、非地衡風2次循環の降水への影響を調べるための数値実験の準備を行った。また②強い台風の接近時に、対流圏上層の偏西風や非地衡風が強められていることを、2010年から2020年までの11年分の民間航空機データのコンポジット解析に基づいて観測的に確かめた。さらに③日本での9月の台風遠隔降水の多数事例について、再解析データを用いた多数例の調査を行い、遠隔降水発生のための力学的メカニズムについて、Qベクトルや前線形成関数を用いた解析を行なった。解析対象は自身の統計解析から継続して、台風が日本に接近している時に遠隔で大雨が発生した事例と発生しなかった事例、台風が日本に接近しておらず主に秋雨前線に伴った大雨事例の3パターンに分けて行なった。

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

①上層加湿による降水増大の雲物理学的機構を水平格子間隔2kmの雲解像モデルで調べ、台風に伴う北向き非地衡風による上層加湿が、中上層での雪の生成や上昇流の大きさの変化を通じて、遠隔降水量を変化させることを示し、論文投稿を行い、受理の目途をつけた (Saito, K., T. Matsunobu, and T. Oizumi, 2022: Effect of upper-air moistening by northward ageostrophic winds associated with a tropical cyclone on the PRE enhancement. SOLA, accepted)。また非地衡風2次循環による大規模上昇流の降水への影響を調べるための数値実験の検討を行った。
②強い台風の接近時に、対流圏上層の偏西風や非地衡風が強められていることを、2010年から2020年までの11年分の民間航空機データのコンポジット解析に基づいて観測的に確かめ、学会発表を行った。
③遠隔降水を引き起こした台風の特徴や発生環境場に関するこれまでの解析結果に、Qベクトルや前線形成関数を用いた力学的メカニズムの解析結果を加えて、投稿論文としてまとめた (Kodama, S., and M. Satoh, 2022: Statistical analysis of remote precipitation in Japan caused by typhoons in September. J. Meteor. Soc. Japan, in revision)。

今後の研究の推進方策

①台風に伴う非地衡風成分の3次元的な構造やその時間変化の解析を行うとともに、力学的要因による非地衡風2次循環によってもたらされる大規模上昇流の降水への影響についての数値実験に取り組む。
②台風接近時の数値実験およびデータ解析を継続し、流れ場の慣性不安定や対称不安定といった力学的安定性の解析を進める。
③台風と高気圧周りの水蒸気の分布について解析を行い、遠隔降水時の水蒸気の寄与の理解へとつなげる。一般的な高気圧の張り出しの傾向について解析を行い、次に台風接近時の場合へと絞った解析から、遠隔降水時の高気圧の役割の理解へとつなげる。

次年度使用額が生じた理由

令和3年度末に投稿した二つの論文(Saito et al. 2022, SOLA; Kodama et al. 2022, JMSJ)の発刊が令和4年度になったため、初年度に計上していた投稿料を次年度に使用する。また新型コロナウイルス感染症の影響で、令和3年度はオンライン会合が増え、旅費支出が予定よりも少なかった。次年度に積極的に成果発表に努める。

研究成果

• [学会発表] 台風に伴う北向き非地衡のPREへのインパクト --雲解像モデル実験--. (2022)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和雄・松信匠・大泉伝
  • 学会等名: 「富岳」成果創出加速プログラム「防災・減災に資する新時代の大アンサンブル気象・大気環境予測」 2021年度成果発表会.
• [学会発表] 民間航空機観測データを用いた台風構造の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山本蓮, 伊藤耕介
  • 学会等名: 日本気象学会沖縄支部研究発表会
• [学会発表] 台風に伴う北向き非地衡風 PRE へのインパクト (2)雲解像モデル実験 (2021)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和雄・松信匠
  • 学会等名: 日本気象学会春季大会
• [学会発表] 台風に伴う北向き非地衡のPREへのインパクト --上層加湿に伴う降水強化（雲解像モデル実験）-- (2021)
  • 著者名/発表者名: 斉藤和雄・松信匠・大泉伝
  • 学会等名: 第23回非静力学モデルに関するワークショップ.
• [学会発表] 秋季の台風による遠隔降水の特徴について, (2021)
  • 著者名/発表者名: 児玉真一, 佐藤正樹
  • 学会等名: 日本気象学会春季大会
• [学会発表] Statistical Analysis of Remote Precipitation in Japan Caused by Typhoons in Autumn Season (2021)
  • 著者名/発表者名: Shinichi Kodama, Masaki Satoh
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 18th annual meeting
  • 国際学会
• [備考] 台風による遠隔降水強化メカニズムの解明
  • URL: https://dpo.aori.u-tokyo.ac.jp/dmmg/people/ksaito/Kakenhi4.htm
• [備考] 台風・竜巻・ポーラーロウの研究
  • URL: https://dpo.aori.u-tokyo.ac.jp/dmmg/people/ksaito/Typhoon.htm