微細格子雲解像モデルを用いた温帯低気圧に伴う降雨帯の研究

2009 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21540446
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 川島 正行 Hokkaido University, 低温科学研究所, 助教 (10281833)
• Keywords: 温帯低気圧 / 前線 / 雲解像モデル

Research Abstract

雲解像モデルの高解像度化・改良を行い、前線に伴う雲による降水を良く再現する微細格子雲解像モデルを作成した。モデルの水平格子間隔は数百m程度、鉛直格子間隔は数十m程度とした。これにより、前線に伴う層状雲中の対流雲形成、雲頂付近での乾燥空気のエントレインメントによる不安定化など、降雨帯の形成に重要と考えられる過程が表現できるようになった。
モデルの検証のため、二次元的な構造を持つ寒冷前線を対象とし、多数の試行実験が可能な水平・鉛直の二次元の枠組みで再現実験を行った。鉛直解像度を上げたことにより、過去の前線の数値実験において報告されている水平・鉛直解像度の不整合により生ずる物理的に意味のない重力波の前線面での発生も抑制されることが分かった。
さらに、3次元化したモデルを用いて、水平シア不安定により生ずる寒冷前線降雨帯の降水コア形成の数値実験を行った。この実験により、環境風の鉛直シアが弱くなると寒気先端における前線に沿った成分の水平渦度が強まり、水平シア不安定に伴う鉛直渦度アノマリの発達を抑制すること、結果としてある水平シア強度以下では不安定波の発達が完全に抑制されることを明らかにした。前線や密度流の先端など顕著な水平シアのある場であっても、必ずしも不安定波や渦が生じるとは限らないが、この結果はその理由を説明するものである。また、この抑制効果は波長の長い不安定波に対してより強く働くため、結果として、単純な水平シア流の不安定と異なり不安定波の波長が顕著な水平シア強度依存性を持つことも示した。