九州大学爆弾低気圧情報データベース絶賛更新中 (http://fujin.geo.kyushu-u.ac.jp/meteorol_bomb/index.php)

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CReSS-NHOESを用いた爆弾低気圧と中緯度海洋との相互作用の解析*平田 英隆 ・ 川村 隆一 （九大院・理）・ 加藤雅也 ・ 篠田太郎 (名大・地球水循環)

1．はじめに1．はじめに・爆弾低気圧は急速に発達する温帯低気圧の通称で，暴風，大雨・大雪，高波を誘起<>●し，冬季の日本の気象・海象災害と密接に関連している
・爆弾低気圧の発達には，海洋，特に暖流(黒潮やメキシコ湾流)からの熱・水蒸気供給が重要な役割をすることが指摘されているが(e.g., Reed et al, 1993)，このような過去の研究
では海面水温は下部境界条件として与えているものがほとんどで，黒潮の力学・熱力学的な効果や大気-海洋相互作用が低気圧発達へ与える影響は評価できていない
・近年，台風と海洋間の相互作用などを研究するために，雲解像モデルCReSS(名古屋大学)と非静力学海洋モデルNHOES(海洋研究開発機構)を結合した非静力学大気海洋結合モデルCReSS-NHOESの開発が進められている(e.g., 坪木, 2014; 加藤ほか, 2014)
本研究では，CReSS-NHOESで爆弾低気圧の再現実験を行い，爆弾低気圧と中緯度海洋 (特に黒潮) との関係を詳細に明らかにすることを目的とする．今回は近年で最も日本付近で急速に発達した爆弾低気圧 (九州大学爆弾低気圧情報データベースより) である2013年1月の事例の解析結果を示す

２．実験設定経度方向: 110°E - 179.3°E 緯度方向: 12°N - 60°N

計算期間

2013年1月12日12UTC - 17日12UTC

水平解像度

経度0.05° × 緯度0.05°

鉛直層数
初期値境界値

45層

・CReSS-NHOESにおいて爆弾低気圧の発生，発達が再現された・渡邉ほか (2013)が指摘した発達要因 (上層のトラフの接近，南方からの水蒸気供給)が再現されている・経路はMSM(気象庁メソ数値予報モデルGPV)に比べ，若干南にずれている
・最大発達率を示した地点はMSMと良い一致が見られた (時間は8時間ずれる)・発達率の大きさは，MSMに比べて小さい

14日07UTC

100層

14日15UTC
気象庁全球数値モデルGPV●CReSS-NHOSEで再現された爆弾低気圧の発達と黒潮からの水蒸気供給
・低気圧発達期には，低気圧北西象限の強風域と黒潮が重なるために，黒潮域から多量の水蒸気が大気へ供給されている
・この水蒸気供給は低気圧近傍の下層収束域付近で生じるため，効率的に低気圧中心近傍に黒潮から水蒸気が供給されている●NHOES結合実験と非結合実験の比較
・結合実験では，非結合実験に比べて黒潮域でSSTの値が相対的に高く，これに伴い海面からの潜熱フラックス量も大きな値を示した (➔黒潮の存在が重要である)
・非結合実験に比べて，結合実験では低気圧がより発達した・黒潮付近のSST差が低気圧への水蒸気供給量及び潜熱加熱の差につながり，両実験の発達の違いに繋がったと考えられる

3．再現性の検証

NHOES

計算領域

領域大気海洋結合モデルCReSS-NHOESを用いて爆弾低気圧の再現実験を行った．また，黒潮の影響を評価するためにNHOES非結合実験も行った．

謝辞：非静力学海洋モデルNHOESは海洋研究開発機構の相木秀則博士によって開発が進められている．この場を借りてお礼申し上げます．

計算領域，経路・最大発達率を示す地点

CReSS

6．まとめ

最大発達率を示す15時間前

JCOPE2 (JAMSTEC)

本低気圧の特徴はおおむねCReSS-NHOES
で再現されている

最大発達率を示した時刻

ー

CReSS

：NHOES結合(Tsuboki andー：NHOES非結合
Sakakibara, 2007) 波浪モデルをー：MSM
CReSS，NHOESに結合
黒潮の影響を検証するために，NHOESすることで波浪に波浪モデル(Donelan.,2012)
よる海面粗度の 非結合実験も実施した．
変動を考慮して※NHOES非結合実験では海面水温を(Aiki et al., 2011) いる

NHOES★NHOES結合実験の結果
陰影:315-K面渦位 (PVU)
等値線:SLP (hPa)
ベクトル:鉛直積算した水蒸気フラックス(kgm-1 s-1)
14日00UTC

鉛直一次元の熱拡散方程式で予測する

14日15UTC

4．CReSS-NHOESで再現された爆弾低気圧と黒潮からの水蒸気供給 各時刻毎に潜熱フラックスの大きな領域と950-hPa水平風収束の極大域を通る(緑線)ように作成した断面図
最大発達率を示す30時間前

13日09UTC

A’

21
14
7-7A

最大発達率を示す15時間前

13日09UTCB

C

SLP (hPa)-1

13日09UTC
14日00UTC-2-3

14日12UTC

-4-5-6-7
2013/1/13 9:00

2013/1/13 15:00

2013/1/13 21:00

2013/1/14 3:00

Time

2013/1/14 9:00

2013/1/14 15:00

2013/1/14 21:00●SST，潜熱フラックスの比較

最大発達率を示す30時間前
最大発達率を示す15時間前

0

14日00UTC

14日00UTC

B

14日15UTCC’
14日15UTC

14日15UTC

14日15UTC

13日09UTC

陰影:700-hPa 鉛直流 (m s-1)
黒等値線:500-hPa 高度 (m)
灰等値線:SLP (hPa)

陰影:地表から100-hPaまで積算した
Q1(K hr-1)
等値線:SLP(hPa)

上図 (高度断面)
陰影:Q1(K hr-1) 等値線:水平水蒸気フラックス収束 (×10 kg kg s )ベクトル:水蒸気フラックス (kg kg-1 m s-1)
下図 (線グラフ)
潜熱フラックス (W m-2)，SST (℃)，モデル第1層混合比 (kgkg-1 )，モデル第1層風速 (m s -1 )-1-1●結合実験と非結合実験のSST差の原因

13日09UTC・低気圧の発達に伴い，両実験で黒潮域から多量の熱放出が生じている・非結合実験では，この熱放出でSSTが低下
・結合実験では，黒潮による水平熱輸送が考慮されるためにSSTの低下が抑制されている

黒潮の存在が重要！
●非断熱加熱及び潜熱加熱の比較

14日00UTCS 混
S 合風
T 比速C’

C-8

陰影:950-hPa水平風発散 (×104 s-1)
等値線:SLP (hPa)
ベクトル:950-hPa 水平風 (m s-1)

S 混
S 合風
T 比速

B’

21
147-714日15UTC

最大発達率を示した時刻☆結合実験 ー 非結合実験：中心気圧差 (hPa) の時系列

14日00UTC

14日00UTC-1

Differece in SLP between CO and Non-COA’

A

21
147-7-2

・経路及び移動速度には大きな違いはない
・低気圧中心付近では非結合に比べ結合実験でより気圧低下が著しい
・この気圧差は低気圧の北東象限の非断熱加熱域で特に大きい・発達率も結合実験で大きな値を示す

13日09UTC

S 混
S 合風
T 比速

14日00UTC

黒潮域から低気圧中心近傍への多量の水蒸気供給が潜熱
陰影:潜熱フラックス (W m )加熱を介して低気圧の発達の一 等値線:SLP (hPa)
ベクトル:950-hPa 水平風 (m s )因になった可能性がある！
5．NHOES結合実験と非結合実験の比較●低気圧の経路や強度の比較

13日09UTC

13日09UTC

B’

最大発達率を示した時刻

・低気圧の北西方向では気圧傾度が大きく水平風速が強くなっている
ため，大陸からの乾燥空気の移流とあいまって，この領域 (黒潮域) では海面からの多量の水蒸気供給が生じている・この正の潜熱フラックスが生じている領域には低気圧に伴う対流圏下層の水平収束域が位置する
・この下層収束域に対応して，対流圏中層の上昇流域及び非断熱加熱域が存在している・黒潮からの水蒸気供給が活発な領域を通過したと推測される空気塊が下層収束域に流入し，その直上付近で非断熱加熱が生じている・低気圧の北，東象限の加熱域で非断熱加熱差が生じている
14日00UTC ・領域平均から結合実験でより大きな非断熱加熱が生じていることがわかる(特に北象限)
・この加熱の大部分は潜熱加熱

黒潮からの水蒸気供給の・時間の経過に伴って結合実験の方が非結差が低気圧中心近傍 (特14日15UTC合実験よりもSSTの値が相対的に高い
14日15UTCに北側) の潜熱加熱の差に・このSST差は黒潮，黒潮続流域で明瞭
繋がり，結合実験ではより☆結合実験 ー 非結合実験☆結合実験 ー 非結合実験
陰影:海面潜熱フラックス差 (W m )(K)・このSSTの差に対応して，結合実験でより 陰影:SST差
低気圧が発達したと考えら
青等値線:SLP差 (hPa)
青等値線:SLP差 (hPa)
黒等値線:結合実験のSLP (hPa)
多くの水蒸気が黒潮域から放出されている 黒等値線:結合実験のSLP (hPa)
れる！
-2

期間平均
☆結合実験
陰影:海面表層における水平熱移流 (K Day-1)
最大発達率を示す15時間前

領域平均：+4.6 (K day-1)

領域平均： +4.7 (K day-1)

領域平均： +1.6(K day-1)

領域平均： +2.0(K day-1)

14日00UTC

14日00UTC☆結合実験 ー 非結合実験
陰影:地表から100-hPaまで積算
した Q1の差(K hr-1)
等値線:SLP差 (hPa)☆結合実験 ー 非結合実験
陰影:地表から100-hPaまで積算
した Q2の差(K hr-1)
等値線:SLP差 (hPa)