共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 観測と数値モデルによる雪雲や雨雲の解析
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 気象庁気象研究所
研究代表者／職名 室長
研究代表者／氏名 山田芳則

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 小西啓之 大阪教育大学 教授

2

 吉本直弘 大阪教育大学 准教授

3

 中井専人 防災科研長岡雪氷防災センター 総括主任研究員

4

 藤吉康志 北大低温研

研究目的 雪雲や夏季の雨雲の構造に関しては現在でも解明されていないことが多い。本研究では、
1）北海道に出現するさまざまな雪雲や雨雲の構造に関して、観測や数値モデルに基づいた総合的な解析
2）これまでの共同研究で開発してきた解析システムを基礎として、複数のドップラーレーダーデータによる高精度3次元風解析システムを用いた準リアルタイム風解析システムの試作
3）ドップラー速度情報を併用した海氷移動ベクトルの効率的で精度良い作成方法の開発
を目的とする。
　　
研究内容・成果 今年度の研究成果は下記の3つである。
1．北海道の西岸に出現する帯状の降雪雲は、その南端付近に相当する陸上では大雪になる場合がある。この帯状降雪雲には2つのタイプがあり、オホーツク海上の小低気圧が南東進するときに形成されるものとそうでないものとがある。前者のタイプの気象庁レーダーエコー画像によれば、エコーの北端が利尻島や礼文島の付近に位置しているため、この降雪雲の形成機構への利尻島と礼文島の効果を数値実験によって調べた。2010年1月16〜17日に札幌に大雪をもたらした事例を対象として気象庁非静力学モデルを用いて実験を行った。まず、全球解析値を境界条件として用いて水平解像度 5 km のモデルを気象庁メソモデルと同じ領域で実行し、その結果に水平解像度 1 km のモデルをネストさせて実行した。利尻島と礼文島の効果を調べるための実験では、5-km 解像度モデルで島を海に変更した実験を行った後で、1-km 解像度のモデル実験でも島を海に変更してモデルを実行した。1-km モデルの結果によれば、利尻島と礼文島の存在によって、利尻島の南東の海洋上で北西からの下層風が若干東に向きを変えられることで、比較的強い降雪域が帯状に狭くなる効果が見られた。利尻島と礼文島の両島を海に変更すると、海上で卓越する北西からの下層風の場には、これらの島が存在する場合に見られた風向の変化が現れず、降雪域がより広く分布する傾向があった。利尻島と礼文島それぞれについても、比較的強い降雪域を狭くする効果があるものの、利尻島の方がその効果が大きい結果が得られた。

2．低温科学研究所が紋別市の大山山頂に設置したドップラーレーダーデータを用いて、反射強度のパターン追跡に基づいた面相関法による海氷の移動速度と実測した海氷のドップラー速度データとを組み合わせて、海氷の移動速度をより精度良く算出する方法を新たに開発した。この方法では、海氷の移動速度がドップラー速度との関係を満たしつつ、面相関法で算出した速度に近くなるように、変分法で領域全体の速度場を決定する。変分の定式化では、空間的に等方的な平滑化項も含めている。この方法を用いることで、特に海氷域縁辺付近の速度場の算出精度が向上することがわかった。この方法についての論文はすでに受理され、低温科学研究所ですでにプレス発表したとおりである。

3．2013年3月2〜3日にかけて北海道東部で発生し死亡者も出た猛吹雪について、紋別市の大山山頂に設置したドップラーレーダーデータの解析を開始した。降雪雲内の気流構造の解析や、海岸部に沿っての強風域の検出や風速分布を明らかにするために、1台のドップラーレーダーデータから風速成分を空間的に高解像度で解析する方法の開発を目指す。
　　
成果となる論文・学会発表等 (1) Fujiyoshi， Y.， K. Osumi， M. Ohi， and Y. Yamada， 2012: Sea ice identification and derivation of its velocity fields by X-band Doppler radar. J. Atmos. Oceanic Technol. 印刷中
(2) 山田芳則、藤吉康志、2013: 北海道西岸帯状雲の形成に及ぼす利尻島と礼文島の効果に関する数値実験　― 2010 年1 月16-17 日の事例―. 日本気象学会2013年度春季大会 P203.