共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 数値モデルと観測による北海道に大雪や大雨をもたらす雲の解析
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 総括主任研究員

4

 藤吉康志 北大低温研 特任教授

研究目的 北海道に大雪や大雨をもたらす雲について、本研究では、
1) 観測や数値モデルに基づいた総合的な解析
2) X-bandドップラーレーダー（紋別市）による降水・降雪雲や海氷上の降雪雲、海氷の動態などの解析
3) 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及び複雑地形上での風解析システムの開発
4) 数値モデル内の降雪・降水過程の改良と開発
を目的とする。
　　
研究内容・成果 　大雪や弱い降雪をもたらすような降雪雲について、札幌レーダーと新千歳空港レーダーを用いてDual-Doppler解析を5つの事例について行い、3次元気流構造などを解析した。これらの事例には、2014年12月15日の大雪の他、1時間降水量が 3 mm/h の3事例、L-mode 降雪雲（弱い降雪）の1事例が含まれている。気流構造は、測風精度が優れているMUSCAT法を用いて、水平解像度 1 km， 鉛直解像度 0.5 km で算出した。札幌レーダーの地上高が 0.74 kmであることを考えて、解析時の最低高度は地上から 0.7 km とした。解析した5例全てについて、対流性の上昇流の最大値はおおむね 3 - 5 m/s の範囲にあり、大雪時とそうでない時の降雪雲内の上昇流の大きさには顕著な差が見られなかった。したがって、上昇流の大きさを、大雪をもたらすような降雪雲かどうかの指標とするのは難しい。これらのDual-Doppler解析からは、1時間降水量が多くなるような降雪雲の場合、石狩湾や石狩平野上では高度 1 km 以下は北寄りの水平風が、それよりも上空では北西または西北西の風が卓越していた。これに対して、弱い降雪をもたらしたL-mode降雪雲では、下層から上空まで北西の風の場となっていた。これらの結果から、札幌において降雪量が多くなる場合には下層の水平風の風向に特徴があり、この風は札幌周辺の地形との相互作用によるのではないか考えられる。
　2014年12月15日の大雪の事例について、気象庁非静力学モデルによる実験を行った。札幌レーダー画像では、この大雪は石狩湾から石狩平野に伸びるバンド上の降雪雲による。水平解像度 5 km の実験では、札幌を中心とする 401 x 401 x 50層の計算領域について、12月14日12UTCを初期値として18時間予報を行った。雲氷から雪への変換を autoconversionで行い、かつ雲氷の併合を簡単なパラメタリゼーション (Cotton et al. 1986) で表現したモデル（モデル1）では、バンド上の降雪雲はほとんど再現されず、したがって大雪も表現されなかった。これに対して、粒径の大きな雲氷が雪に変換されるモデル及び雲氷間の併合を厳密式によって計算するモデル（モデル2）では、レーダー観測と同様なバンド上の降雪域が再現され、しかも札幌付近の降水量は観測値に近い値となった。同じ事例について水平解像度 1 km の実験も行った。札幌を中心とする 801 x 801 x 60層の領域について9 時間予報を行った結果、モデル1とモデル2はいずれも札幌付近のバンド状の降雪域を表現していたが、降水量はモデル2の方が観測に近い結果であった。微物理モデルの違いが降雪予測に大きな効果を持つことが示唆された。
　　
成果となる論文・学会発表等