シンポジウム「線状降水帯に関する研究の最前線と今後の展望」～ メカニズム解明、観測、予測の現状と将来 ～2022年5月19日
於気象庁

梅雨の環境場と線状降水帯
川村隆一
九州大学大学院理学研究院

1. 梅雨とは何か
2. 豪雨をもたらす大気循環場の多様性
3. 同位体水文学からみた梅雨と線状降水帯
4. 九州地方の梅雨に準4年変動が顕在化
5. 黒潮SSTと線状降水帯
6. おわりに1. 梅雨とは何か

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対流圏下層
・春から夏にかけて海陸間の温度差が拡大
・日本付近で気圧の東西勾配が強化
・低緯度モンスーン地域から中緯度傾圧帯へ暖湿気流が流入
対流圏上層
・日本付近に弱い気圧の谷が存在（チベット高原の山岳効果など）

九州地方近傍に，水蒸気収束の極大域がみられる

梅雨期の鉛直積算水蒸気フラックス（ベクトル）とフラックス収束（陰影）の分布両者の複合効果で、準定常的な降水帯が形成される。これを梅雨と呼んでいる。

Note:
梅雨は，春から夏へ季節が移行する過程
で海陸間の温度差によってもたらされる，短期間（40日程度）の雨季といえる．言い換えれば，モンスーンと中緯度偏西風の両システムが結合したハイブリッド現象（hybrid monsoon）と捉えることもできる．
水平風の鉛直シアが大きい中緯度傾圧帯へ多量の水蒸気が流入する環境場が、必然的に線状降水帯の発生頻度や地理的分布を規定している。

図１. 平成30年7月西日本豪雨時の大気循環場の特徴（Shimpo et al. 2019）

梅雨を形成する各因子（上層トラフ，太平洋高気圧，オホーツク海高気圧等）がより顕在化すれば，平成30年7月西日本豪雨，令和3年8月豪雨のような広域災害がもたらされる．

２. 豪雨をもたらす大気循環場の多様性- 2つの九州北部豪雨の発生環境場との比較 平成29年（2017年）①大陸からブロッキング高気圧が南下・停滞している状況で、②太平洋高気圧が強化↓
多量の水蒸気が九州地方へ流入（事例数少ない）

H前線帯

H

平成24年（2012年）
低気圧が発達しながら梅雨前線帯を東進↓
太平洋高気圧との気圧傾度が増大し、多量の水蒸気が九州地方へ流入（事例数多い）

LH

2017年7月5日（左図）と2012年7月11日（右図）の850hPa面の流線関数（等値線），外向長波放射量（OLR:陰影）の空間分布（気象庁異常気象分析Webより）．流線関数の等値線間隔が狭いほど等値線に平行な風速成分が増大する．

２. 豪雨をもたらす大気循環場の多様性- 朝倉の過去の豪雨と大気循環場との関係 -表1.1 朝倉の過去の豪雨事例．

梅雨前線帯付近を発達しながら東進する低気圧（BFD）＋
太平洋高気圧西端のリッジの強化

水平気圧傾度が強まり、東シナ海経由で低緯度域から九州地方への多量の水蒸気の流入が促進される

梅雨末期に九州地方を中心として集中豪雨が発生した過去事例に非常に多くみられる特徴である（平成24年7月九州北部豪雨，令和2年7月熊本豪雨はその極端事例）

©PWJ

LH
朝倉の過去の大雨イベント日（日降水量100mm以上）における日平均海面更正気圧（SLP）の合成図（等値線）及び合成偏差図（陰影）．
JRA-55データを使用．

九州地方の梅雨期の集中豪雨発生
時に、今回（平成29年7月九州北部豪雨）のような大気循環場が形成されることは過去事例において稀有であった（合成図からは見えてこない）２. 豪雨をもたらす大気循環場の多様性- 2つの九州北部豪雨の発生環境場との比較 水蒸気フラックス

水蒸気混合比2017年
太平洋高気圧の西縁に沿って東
シナ海上から九州地方北部への水蒸気の流入対応して，混合比が18 g kg-1以上の領域が島原半島から熊本県北部・福岡県南部に拡がる
その前後でも水蒸気の流入が長時間持続2012年
混合比が東シナ海上で非常に高く，その極大域は20 g kg-1を超える
天草諸島から熊本県内陸部に楔状に多量の水蒸気の流入
その流入量は平成29年7月九州北部豪雨に比べて圧倒的に多い．
（上段）2017年7月5日15時の950hPa面の水蒸気フラックス（左図）と水蒸気混合比（右図）の空間分布．
（下段）上段と同じ、ただし2012年7月12日3時．JMA MSMデータに基づく．

２. 豪雨をもたらす大気循環場の多様性

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図３. 福岡県朝倉市付近に停滞した線状降水帯に流入する空気塊の流跡線（左図は空気塊の高度，右図は空気塊の温位を示す）．水平解像度1kmの数値シミュレーション結果を用いた前方流跡線解析

下層合流場の形成＋地表面加熱による海陸間熱的コント
ラストの強化

Kawano and Kawamura (2020）観測（JMA radar）

CNTL

山岳除去

雨滴蒸発除去水蒸気の流入が限定的でも局所的に集中すれば、単一の線状降水帯の発生で。。

3. 同位体水文学からみた梅雨と線状降水帯
降水の安定同位体比をトレーサーとした水蒸気起源解析から梅雨の動態を調査

例）同位体循環モデル（Yoshimura et al.
2003）で評価された富山市の2010年夏季の可降水量変動を起源別に示す
Fig. 1. Partition of tagged-water source regions. Different
colors denote different origins.

・梅雨がオンセットすると、インド洋起源の水蒸気が増加する傾向
・梅雨明けを迎えると、太平洋起源の水蒸気に置き換わる
・水蒸気起源の急激なreplacementから梅雨期を定義することが可能

Note:
梅雨期間中、水素同位体比（δ2H）は低い値を示す．インド洋起源の水蒸気のδ2Hは、モンスーン気流によって長距離輸送される過程で、rain-out processes によって低くなる．

図４. （上図）富山市における2010年夏季の可降水量変動（棒グラフ）．
水蒸気起源別に色を変えている．実線は水素同位体比(δ2H)の変化．
（下図）日降水量の推移．
Hiraoka et al. (2011）

3. 同位体水文学からみた梅雨と線状降水帯
同位体領域気象モデル（IsoRSM）を用いて令和2年7月熊本豪雨の線状降水帯を再現

7・アジアモンスーン起源の流入高度は900-800 hPa付近（凝結量に占める割合：61%）
・フィリピン海・太平洋起源の流入は900 hPa以下の大気境界層に限定（凝結量に占める割合：28%）
・起源別に見ると，線状降水帯への水蒸気の流入経路や流入高度が大きく異なっている
総可降水量

アジアモンスーン

フィリピン海・太平洋

九州近海

経度・高度断面
緯度・高度断面図５. 2020年7月4日5時における可降水量，凝結量，水蒸気フラックスの空間分布．
上段： (a)可降水量（陰影），凝結量（赤線），SLP（黒線），水蒸気フラックス（ベクトル）の水平分布．(b) 南シナ海・インド洋・アジア大陸起源のみ．(c) フィリピン海・太平洋起源のみ．
(d) 東シナ海・黒潮・日本海起源のみ．中段：線状降水帯を横切る比湿，温位の経度-高度断面図．下段：同じく比湿，温位の緯度-高度断面図．
Li et al., in revision

線状降水帯の新しい描像が見えてくることを期待したい。。

4. 九州地方の梅雨に準4年変動が顕在化

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今世紀に入って、梅雨降水量は年によって大きく変動する不安定期が続いている

図６. 総降水量が最も多い九州南部における梅雨期（6-7月）積算降水量の経年変動．赤線はGSMaP (ver.6), 青線はGPCP (ver.3.1)の時系列．両者は良く一致している． 緑（橙）線はGPCP（GSMaP）の線形トレンドを示す．

九州南部のAMeDAS
70地点に基づく梅雨降
水量Fujiwara and Kawamura (2022)

1980年代～1990年代は降水量変動の振幅は非常に小さい（大冷夏の1993年は例外）

4. 九州地方の梅雨に準4年変動が顕在化

92000年以降についてGSMaPの線形トレン
ドの除去後に多雨年（HPY)，少雨年(LPY)を抽出して合成偏差図を作成

朝倉の豪雨発生時の合成図と類似

Indo-Western Pacific Ocean Capacitor (IPOC)の模式図

850hPa流線関数（等値線）、降水量（陰影）、水蒸気フラックス（ベクトル）の合成偏差図．(a)多雨年，(b)少雨年，(c) 差(a)-(b)
６－７月
１－２月

対流圏上層
対流圏下層
海面水温
図７. （上段）200hPa速度ポテンシャル（等値線）と降水量（陰影）の合成偏差図．（中段） 850hPa流線
関数（等値線）と降水量（陰影）の合成偏差図．（下段）SST合成偏差図．左（右）の列は多雨年（多雨年
Xie ta al. (2016）
熱帯の遠隔影響（IPOC）が大きく関与の前の冬）．

4. 九州地方の梅雨に準4年変動が顕在化

10インド洋、西太平洋間のWalker循環偏差を表す指標を200hPa, 850hPa速度ポテンシャルから定義：IPOC index■indexの定義に用いた２つの領域
Region A (インド洋)
下層収束、上層発散、降水量増加
Region B (西太平洋)
下層発散、上層収束、降水量減少
正のindexはインド洋で上昇し、西太平洋で下降するWalker循環偏差を示す

Note:
・IPOCの遠隔影響にinterdecadal shiftがみられる
・近年（期間２）は、水蒸気
フラックス収束域が九州南部を覆い、準4年変動の出現と矛盾しない・IPOC modeの変調は、central Pacific (CP) typeのENSOの発生頻度の近年の増加との関連を示唆
IPOC indexに基づく回帰係数分布．（上段）850hPa高度（等値線）と水蒸気フラックス（ベクトル）．（下段）水蒸気フラックス
収束（陰影）．左列は期間１（1982-2001年），右列は期間２（2002-2021年）．p値が0.05未満の領域のみ陰影．

5. 黒潮SSTと線状降水帯

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黒潮の存在 令和2年7月熊本豪雨の線状降水帯の形成・維持の重要性に果たす黒潮の役割を調査：SST改変実験

18時間積算降水量の極大値はCNTL
実験の609 mmに対し、SST265実
験では508 mmに減少（約17%減少）
大気境界層の可降水量差（CNTL実験 minus SST265実験）の分布．
975hPa水平風ベクトル（CNTL）も併せて示す．
Kawano and Kawamura (2022)

前方流跡線解析の結果．流跡線の色は水蒸気混合比を示す．灰色の陰影は海面潜熱フラックスの分布．（上段：CNTL
実験 下段：SST265実験）

黒潮域の大気海洋相互作用を理解し、線状降水帯へのインパクトを定量的に明らかにしていく必要6. おわりに・多岐にわたる大気現象の階層構造と同様に，梅雨にも個々の対流セル，メソスケールの線状降水帯，総観スケールの梅雨前線帯，ラージスケールでみたhybridmonsoonという階層構造が存在する．
・梅雨降水量の年々変動は今世紀初頭から不安定期に移行している．年々変動と個々の豪雨災害の発生頻度や規模は必ずしも１対１に対応しないが，温暖化による降水量のかさ上げ効果と相俟って，不安定期の存在が近年の豪雨頻発の背景にあることは間違いないだろう．

今後の課題
・不安定期が今後も続くのかという問題は中長期的な減災の観点からも季節予報の観点からも大変重要である．
・IPOC modeの遠隔強制とアジアジェットとの間にどのような非線形相互作用が生じているのだろうか？
・同位体水文学のアプローチを線状降水帯にも適用することで新しい描像（更なる理解）を得ることができるだろうか？
・降水量極大域と黒潮の流軸は重なっているが，黒潮の影響はよくわかっていない．

今後の期待
・新学術領域研究「変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用hotspot」（領域代表：野中正見）では，今年の梅雨期に東シナ海で船舶による大気海洋相互作用の観測を実施する予定である．既に気象庁が実施中の線状降水帯予測精度向上のための東シナ海上の集中観測と連携することで，線状降水帯に関する更なる研究成果が得られることを期待したい．

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