| 研究課題/領域番号 |
22H01745
|
|---|
| 配分区分 | 補助金 |
|---|
| 研究機関 | 叡啓大学 |
|---|
研究代表者 |
山田 芳則 叡啓大学, ソーシャルシステムデザイン学部, 教授 (80553164)
|
|---|
| 研究分担者 |
林 修吾 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (20354441)
本吉 弘岐 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 主任研究員 (70571462)
民田 晴也 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 主任技師 (80422765)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
|
| キーワード | 融解降雪粒子 / バルク微物理モデル / 数値モデル / 融解降雪粒子観測 / 偏波レーダー |
|---|
| 研究実績の概要 |
融解している降雪粒子のバルク微物理モデル開発、及び融解雪粒子の実態解明や数値モデルに必要となる特性を明らかにするための観測を実施した。
モデル開発では、気象庁非静力学モデル内の Yamada (2013) の氷相2-momentバルク微物理モデルに、雪が湿雪から slush を経て雨に変換される過程と過冷却の雨を組み込んだ。湿雪や slush の生成・消滅にかかわる過程をモデル化して混合比や数濃度の時間変化率を計算する。雪から湿雪への変換は、雪の湿球温度が0℃を超えた時に生じるものとした。過冷却の雨は、地表の近傍で湿球温度が0℃未満の雨とした。現在も数値モデルのコーディングと見直しを行っている。
融解している降雪粒子及び降雪粒子の含水率の観測は長岡雪氷防災研究センター構内で実施した。融解降雪粒子の含水率の測定は、ウォーターブルー処理をした濾紙を用いて個々の湿雪粒子の重量含水率を計測する手法（中村,1960）を採用し、効率良く観測を行うための機器を製作した。含水率の正確な測定のために、濾紙上に受けた湿雪に含まれる水を雪が融けないようにして濾紙に吸収させるための恒温槽も製作した。2月下旬から3月初旬にかけて、雨から雪へ変化した３つの事例について観測を実施した。含水率の測定の他、長岡市及びその周辺において移動観測車による降雪粒子や気象要素の観測も行った。
名古屋大学で開発された Multi-angle Snowflake Imager (MSI)も長岡雪氷防災研究センターセンターに移設して、2022年12月16日から2023年3月14日の期間でほぼ連続した観測を行った。MSI では、粒子の大きさや落下速度の他、降雪粒子の立体形状も解析可能である。今年度は受光モジュールのアップデートを断念し、従来の機器で観測を行った。
融解粒子に敏感な偏波パラメーターの基礎的な調査も実施した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
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
数値モデル開発と融解降雪粒子観測においては、一部で計画よりも若干の遅れがみられるとはいえ、おおむね順調に進捗していると考える。
数値モデル開発では、融解粒子を表現するためのモデルの組み込み、及び融解降雪粒子どうし又は異種粒子間の相互作用を表す素過程の定式化を終えてモデル化を行っている。モデル内に新規の降水粒子種別を追加する場合には、モデル内の多くのモジュールの変更が必要であり、各モジュール間の整合性を取るために時間が割かれている。また、新規に融解降雪粒子を加えることによって、同じ粒子どうしや異なる降水粒子間の相互作用の急激な増加にも対応してコーディングを行っている。モデルのコーディングはほぼ完了している。なお、融解しているあられ粒子のモデル化は現時点では未着手である。
融解降雪粒子観測では、融解降雪粒子の含水率の測定や名古屋大学の測器による降雪粒子連続観測は順調に行われている。ただし、融解しているあられ粒子の含水率の測定については、雪片の測定よりもはるかに難しいため、検討中である。
融解粒子を偏波レーダーで探知するために、融解粒子に敏感なパラメーターを調査している。
|
| 今後の研究の推進方策 |
融解している降雪粒子のバルク微物理モデル開発では、モデルの定式化は完了しているとはいえ、気象庁非静力学モデルの構造が複雑であるために、モデル内の多くのモジュールの変更が必要であり、各モジュール間の整合性を取るために時間が割かれている。融解モデルの素過程に表れる不完全ガンマ関数は計算機資源の消費が大きく、しかも多用する過程が多くいため、モデルの高速化の観点からも計算精度を低下させることなく高速化することも重要な見当箇所である。また、新たに組み込んだ融解降雪粒子に関する計算結果を出力させるための開発も必要である。今後も引き続きモデル開発に注力する。
融解降雪粒子観測では、含水率の測定の自動化が非常に困難であり、手作業を中心として実施しなければならないため、測定手順を見直して効率化を図り、観測事例を積み上げていく。また、融解しているあられ粒子は、長岡市やその近傍でよく観測される粒子ではあっても、含水率の測定法についての報告はきわめて少ないため、バルクモデルに融解あられ粒子を組み込むためにも、含水率の測定方法を検討する。融解あられ粒子の実態解明と数値モデルへの組み込みは、本グループでのみ行えると考えるので、今後も取り組みを行う。融解降雪粒子の移動観測では、地上に降ってきた融解雪粒子が予想以上に速く融けてしまうため、野外観測に適した観測方法を検討する。名古屋大学で開発された測器による融解粒子観測においては、大量の観測データの処理方法や3次元の形状解析のためのソフトウェアの開発を進めるとともに、受光素子モジュールのアップグレードによって良質なデータの取得を行う。また、長岡市ではあられが非常に多いので、あられ計測性能の向上を図る。
偏波レーダーによる融解粒子探知では、各種パラメーターの組み合わせを再検討する。
|
| 備考 |
研究内容や成果、研究グループの紹介を行う。
|
