| 研究課題/領域番号 |
24244074
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
新野 宏 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (90272525)
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| 研究分担者 |
柳瀬 亘 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (80376540)
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| 研究期間 (年度) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 竜巻 / 温帯低気圧 / 熱帯低気圧 / 台風 / 積乱雲 / スーパーセル / 突風 / ヘリシティ |
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| 研究実績の概要 |
竜巻を生ずる低気圧の構造とその環境場との関係を客観解析データの解析等により調べた。概要は以下の通りである。
1) 竜巻を生ずる温帯低気圧の構造について、前年度行なった研究の統計的有意性を高めるため、解析期間を米国で弱い竜巻の報告数が大きく変化しない1995-2012年に拡張し、サンプル数を増やした解析を行なった。4－5月に米国を通過した温帯低気圧の中から、中心示度と鉛直渦度が与えられた基準を満たし、かつ15個以上の竜巻を伴ったもの(OC)と1-6個の竜巻を伴ったもの(NOC)に分類し、客観解析データにもとづくコンポジット解析を行なって、低気圧の特徴的な構造・低気圧の環境場・低気圧内の環境パラメータの空間分布の違いを調べた。その結果、OCはNOCに比べ、南北に引き伸ばされた構造をしていること、竜巻発生ポテンシャルを与える「ストームに相対的なへリシティ」(SREH）が大きな領域が広いこと、SREHの最大値や強い積乱雲の発生ポテンシャルを与える対流有効位置エネルギー（CAPE）の最大値も大きいことなどがわかった。また、OCでSREHが大きいことには、下層の南風が強いことが寄与していることがわかった。さらに、一連の解析結果から、OCとNOCの構造の違いが環境場の西風ジェットの南側の高気圧性シアの違いに依る可能性が示唆された。そこで、この点を解明するため、理想化した西風ジェットの中で発達する温帯低気圧の構造を調べる理想化数値シミュレーションの準備も行なった。
2) 昨年度から引き続いて、日本で竜巻を発生させた台風（TT）と竜巻を発生させなかった台風（NT）の構造の違いを、客観解析データに基づき、コンポジット解析で調べる研究を進め、通常のCAPEに代わる新たな環境場パラメータを工夫することにより、その水平分布が竜巻発生位置と整合的になることがわかった。
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| 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
本課題は、1）環境揚が低気圧の内部構造に与える影響とそのメカニズム、および2）低気圧の内部構造が積乱雲の特性・竜巻の発生に与える影響とそのメカニズム、に分けて研究を進めているが、いずれの課題も年度当初の計画通りにほぼ順調に研究が進んでいる。
1)については、竜巻の大発生を起こす温帯低気圧と大発生を起こさない温帯低気圧の構造の違いと環境場の西風ジェットの水平シアとの関係、および竜巻を生じた台風と生じなかった台風の構造の違いと環境場の平均風や風の鉛直勾配の関係を、客観解析データ（JRA-55）のコンポジット解析から明らかにすることに取り組み、興味深い特徴が明らかになってきた。前者については、現在その成果を米国気象学会誌(Mon. Wea. Rev.)に投稿し、改訂中であり、後者についても同誌に投稿準備中である。
また、環境場と低気圧の特性や内部構造に関して、より広い観点からの研究も進めており、その成果を３つの米国気象学会誌(J. Atmos. Sci., J. Climate, Mon. Wea. Rev)に投稿中であり、このうち、J. Atmos. Sci.の論文は軽微な修正が必要との査読意見を得て、改訂中である。これら一連の客観解析結果から示唆された環境場と低気圧の構造の関係をさらに検証するための数値実験の準備も進めつつある。
2）昨年度までの研究により、台風の中におけるCAPEの分布は必ずしも竜巻の発生分布と整合的ではないことがわかっていたが、エントレインメントを考慮したCAPEの分布を見ると両者は整合的であることがわかった。これは台風内の熱力的学的な量の鉛直分布が竜巻を生み出す積乱雲の特性に影響していることを示唆しており、今後、低気圧の構造が積乱雲の特性や竜巻の発生に与える影響とそのメカニズムを掘り下げて研究する上で、興味深い示唆を与える結果となっている。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度までの研究により、竜巻を生ずる温帯低気圧に関しては、その構造が温帯低気圧の環境場としての西風ジェットの水平シアと関係していることの示唆が得られた。今後、水平シアを持つ西風ジェットの中で発達する温帯低気圧に関する理想化数値シミュレーションを行ない、低気圧の構造や、低気圧内のストームに相対的なヘリシティ（SREH）と対流有効位置エネルギー(CAPE)の分布の違いに果たす西風ジェットの構造の影響を明らかにしていきたい。
一方、熱帯低気圧に伴う竜巻に関しては、昨年度までの研究により、通常用いるCAPEの水平分布は、竜巻の発生分布と整合的ではないことがわかっていたが、エントレインメント（周辺空気の取り込み）を考慮したCAPEを考慮することにより、竜巻の発生分布と整合的になることがわかってきた。今後、計算資源が許せば、積乱雲を解像する高解像度シミュレーションにより、熱帯低気圧の進行方向に対して異なる位置での、積乱雲のエントレインメント率の違いについても、調べて行きたいと考えている。
また、これら異なる環境場の中で、熱帯低気圧や温帯低気圧が、どのような機構を通して異なる構造を持つようになるのかについて、理論的研究も合わせて、研究分担者、連携研究者、研究協力者間の議論を密にしつつ、研究の推進に努めていきたい。
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