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Research Results 研究成果

西日本周辺海域で発生する线状降水帯の支配的メカニズムを提唱

令和3年8月豪雨(戻り梅雨)の水蒸気起源解析から纽解く
理学研究院
川村 隆一 教授
2024.07.12
研究成果Environment & Sustainability

ポイント

  • 令和3年8月豪雨(以下「九州豪雨」)では、令和2年7月豪雨と同様に东シナ海から九州地方へ延びる线状降水帯が発生して深刻な灾害をもたらしました。しかし、なぜ线状降水帯が海上で形成されるのか、そのメカニズムは依然として十分に解明されていません。
  • 本研究では、水の同位体分别の过程を组み込んだ领域気象モデルによる数値シミュレーションから、线状降水帯で凝结する多量の水蒸気の流入过程を纽解くことで、线状降水帯の発生をトリガーする支配的な力学プロセスを提唱しました。
  • 特に梅雨前线帯を东进する低気圧(以下「梅雨前线低気圧」)の発达、その低気圧の详细な构造の予测精度がないと、线状降水帯の発生予测の精度向上も困难であることが示唆されました。

概要

 西日本(特に九州地方)では毎年のように线状降水帯の発生と持続によって甚大な豪雨灾害が生じています。线状降水帯は海上から内陆に伸びる事例が多々ありますが、なぜ山岳などの地形がない海上で线状降水帯が局在化して発生するのか、そのメカニズムは依然として十分に解明されていません。本研究で、九州大学大学院理学研究院の川村隆一教授、理学府修士课程2年の西村はるか大学院生(研究当时)、熊本大学大学院先端科学研究部の一柳锦平准教授、东京大学生产技术研究所の芳村圭教授らの研究グループは、同位体领域気象モデルを用いた高解像度数値シミュレーションによって、九州豪雨の要因となった线状降水帯の再现実験を行い、水蒸気起源の情报から线状降水帯の発生をトリガーする支配的な力学プロセスを提唱しました。
 梅雨前线低気圧に捕捉されて流入したアジアモンスーン起源の水蒸気と太平洋高気圧の西縁に沿って流入した水蒸気(太平洋高気圧起源)が重なり合って非常に背の高い湿润层が形成され、そこで线状降水帯が発生していることがわかりました。なぜ2つの水蒸気起源がマージする领域で线状降水帯が発生するのかについては、大気境界层(※1)过程が重要な键となりました。具体的には、太平洋高気圧起源の水蒸気の流入に伴い自由対流高度(※2)が1.5办尘より低い领域が北へ拡张する一方、梅雨前线低気圧の南侧で水平気圧勾配が急激に缓むためエクマン収束(※3)による上昇流が诱起されます。両者が重なる领域では容易に积云対流が生じることになります。この力学プロセスが梅雨前线の南方海上で局在化した线状降水帯の発生をトリガーしていることが明らかになりました。これらの知见は豪雨被害を軽减するための线状降水帯の発生予测の精度向上に资することが期待され、特に梅雨前线低気圧の発达や、その详细な空间构造の精度の高い予测が求められていくことを示唆しています。
 本研究成果は、2024年6月23日(日)に国際学術誌「Atmospheric Research」にオンライン掲載(早期公開)されました。また本研究はJSPS科研費補助金(JP19H05696, JP20H00289, JP24H00369)の助成を受けました。

同位体気象モデルで再現された水蒸気分布(2021年8月12日)。(a) 水蒸気の総量(緑色は50mm以上)。(b) アジアモンスーン起源の水蒸気(薄青色は5mm以上)。(c) 太平洋高気圧起源の水蒸気(薄青色は5mm以上)。

用语解説

(※1)大気境界层
地表面(海面)から高度1办尘ぐらいまでの大気层で、地表面(海面)の摩擦の影响や地表面(海面)からの热?水蒸気供给の影响を强く受ける层です。大気境界层の上は自由大気と呼ばれています。

(※2) 自由対流高度
強制的に地表面付近の空気塊を上昇させたときに空気塊の温度が周囲の気温(環境温度)を超えると、空気塊が浮力を得て(強制しなくても)上昇していきます。両者の温度が一致する高度を自由対流高度(Level of Free Convection: LFC)と呼んでいます。

(※3) エクマン収束
地球の自転によって発达する大気境界层(正确にはエクマン境界层)では、地表面(海面)の摩擦の影响で摩擦収束が生じます。その収束をエクマン収束と呼んでいます。

论文情报

掲載誌:Atmospheric Research
タイトル:
著者名: Haruka Nishimura, Ryuichi Kawamura, Xiaoyang Li, Tetsuya Kawano, Takashi Mochizuki, Kimpei Ichiyanagi, Kei Yoshimura
顿翱滨:10.1016/箩.补迟尘辞蝉谤别蝉.2024.107544

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