2015 Fiscal Year Annual Research Report
Atmospheric Riverを介した中緯度熱帯結合と日本域豪雨に関する研究
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15H02132
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高薮 縁 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (10197212)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
重 尚一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60344264)
河谷 芳雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 統合的気候変動予測研究分野, 主任研究員 (00392960)
廣田 渚郎 国立研究開発法人国立環境研究所, 地球環境研究センター, 研究員 (30750616)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 気象 / 水蒸気輸送 / 豪雨 / ジェット気流 / 停滞前線 / 衛星観測 / 気候モデル |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Atmospheric River(AR)は、深い水蒸気の帯が湿潤な熱帯域から中緯度へ細長く伸びる現象で、米西海岸に豪雨をもたらす。日本の梅雨秋雨期の集中豪雨の際も、熱帯から中緯度への数千㎞に及ぶAR状の雲域が観測されることがある。2014年8月の広島豪雨の際も、インドシナ半島から延びるARが観察された。しかし日本の豪雨へのARの効果は未だ認識されていない。本研究は、ARが日本域の豪雨に果たす役割、及び、大気大循環変動がARの形成を通して日本域降水特性へ及ぼす効果を解明することを目的とする。
H27年度はまず、広島豪雨にARと上層渦が果たした役割について、水平解像度2.5㎞の雲解像領域数値モデルCReSSを利用して再現実験と感度実験を行い調べた。その結果、亜熱帯ジェットに沿ったARが瀬戸内上空の対流圏を中上層まで深く湿らせていたところに、中部太平洋トラフから切り離された上層寒冷渦が接近したことが相乗効果となり豪雨をもたらした仕組みが明らかになった。この成果は論文化して国際誌に発表した。
また、衛星観測（SSM/I）による可降水量データを用いてARを抽出すると共に、JRA55などの気象データを用い、東アジア域でARが検出される大規模場の構造および水蒸気輸送の鉛直構造の特徴を解析した。一方、2013年8月31日の日本域AR事例については、地上レーダデータを用いた解析の結果、豪雨の発生位置とARとのずれが明らかになった。
梅雨前線など降水前線は、対流圏ジェット気流とARを多く伴い、ジェット気流のモデル再現は重要である。物理過程とパラメタを同一にした気候モデルで、成層圏をフルカバーするハイトップ及びフルカバーしないロートップモデル実験を行い、対流圏ジェット、地表面気圧、降水帯の違いを比較した。その結果、成層圏のフル表現が、ジェットや降水帯の正しい再現に必要であることが示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
１．計画通り、衛星観測（SSM/I）による可降水量データを用いて、東アジア域の春から秋にかけての暖候期にARが存在した事例を抽出した。世界の他の地域でのARと比較可能なARの抽出法を導出した。次にJRA55やERA-interim再解析データを用いて、ARが検出される大規模場の構造、およびARに伴う循環や大気成層構造と輸送する水蒸気場の鉛直構造の特徴を捉えた。水蒸気遠距離輸送と降水との関係を理解する目的で水同位体情報による解析を遂行した。
２．計画通りAR現象に伴う豪雨の中で、まず2014年8月の広島豪雨の事例について、水平解像度2.5㎞の雲解像領域数値モデルCReSSを利用して再現実験と感度実験を行い、ARが豪雨に結び付くメカニズムを解明した。特に従来の日本の豪雨研究では見過ごされてきた対流圏中層の高湿度の役割と上層の切離低気圧の存在の相乗効果が明らかになった。ARに伴う対流圏中層の湿潤化によって、上層の力学場の降水への効果が強化されることを示唆できたのは、想定外の成果であった。
３．計画通りARが日本域にかかった際の地形性降雨の事例について、TRMM・GPM衛星データを調べた。地上レーダデータを用いてARと豪雨の詳細解析を行い、2013年8月31日の日本域AR事例については、豪雨がARとずれているのを発見し、地形など他の効果を調べる方向に発展したのは、予定外の成果であった。
４．計画通り、成層圏の現象を陽に表現できるハイトップモデル（モデル上端が高度60㎞以上で成層圏をフルカバー）と成層圏の現象の表現が困難なロートップモデル（モデル上端が高度30-40㎞程度）との間に見られる違いについて対流圏ジェット、地表面気圧、降水帯の違いを比較した。その結果、成層圏のフル表現が対流圏の循環や降水帯の精確な表現に必要であることが示された。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．SSM/I観測データ等から抽出したARと日本域豪雨との関係を、暖候期、寒候期の双方において調べる。気象庁再解析データJRA55を用いて、ARが検出される大規模場の構造、水蒸気輸送の鉛直構造について解析する。さらに日本に到達する西太平洋域のARの特徴を、熱帯中緯度結合の視点も加え、アメリカ西岸のARと比較して明らかにする。
２．TRMM衛星およびGPM衛星搭載の降雨レーダ観測による3次元降雨データを用い、極端降雨の特徴とその時の大気環境場構造を調べる。また、AR内外の降雨の特徴を比較解析し、ARが降雨特性にもたらす効果を統計的に示す。
３．成層圏をフルカバーするハイトップ及びフルカバーしないロートップのMIROC気候モデルを用いた実験が降雨帯にもたらす影響を調べる。温暖化実験を行い、成層圏循環と対流圏ジェットの関係における気候変動の影響を調査する。
４．日本の地上降雨レーダおよび韓国の地上レーダ、全球降雨観測衛星データを併せて詳細に解析し、ARと豪雨域の位置関係、および、豪雨と地形との関連、豪雨をもたらす降水システムの微物理特性について調べる。また、平成27年9月に発生した関東東北豪雨の降水の同位体観測を行い、豪雨を降らせたシステムの水蒸気起源を求める。
５．課題の科学的知見をとりまとめるため、代表者、分担者間の議論を行う。AR、豪雨、対流圏ジェット、成層圏ジェットの関係についての知見をとりまとめる。成果をまとめ、学会発表・論文発表を行う。
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[Journal Article] Impact of Long-Term Observation on the Sampling Characteristics of TRMM PR Precipitation,2017
Author(s)
Hirose, M., Yukari N. Takayabu, Atsushi Hamada, Shoichi Shige, and Munehisa K. Yamamoto,,
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Journal Title
Journal of Applied Meteorology and Climatology
Volume: Vol. 56, No. 3,
Pages: 713-723
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Understanding the variability of water isotopologues in near-surface atmospheric moisture over a humid subtropical rice paddyin Tsukuba, Japan,2016
Author(s)
Wei, Z., K. Yoshimura, A. Okazaki, K. Ono, W. Kim, M. Yokoi, C.-T.Lai,
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Journal Title
J. Hydrol.
Volume: 533
Pages: 91-102
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] 平成27年9月関東・東北豪雨による茨城県常総市における鬼怒川洪水に関する調査及び考察.2016
Author(s)
芳村 圭, 中村晋一郎, 鳩野美佐子, 向田清峻, 石塚悠太, 内海信幸, 木口雅司, 金炯俊, 乃田啓吾, 牧野達哉, 鼎信次郎,
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Journal Title
土木学会論文集B1(水工学),
Volume: B1(水工学)
Pages: 72-72
Peer Reviewed
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[Journal Article] The Global Precipitation Measurement (GPM) Mission for Science and Society,2016
Author(s)
Gail Skofronick-Jackson, Walter A. Petersen, Wesley Berg, Chris Kidd, Erich F. Stocker, Dalia B. Kirschbaum, Ramesh Kakar, Scott A. Braun, George J. Huffman, Toshio Iguchi, Pierre E. Kirstetter, Christian Kummerow, Robert Meneghini, Riko Oki, William S. Olson, Yukari N. Takayabu, Kinji Furukawa, and Thomas Wilheit
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Journal Title
Bulletin of the American Meteorological Society
Volume: -
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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