流域及び地域レベルにおける洪水予測・水資源問題に与える降水データのスケール効果に関する研究

流域和区域降水资料对洪水预报和水资源问题的尺度效应研究

• 批准号: 01F00220
• 负责人: 山田 正
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Chuo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-01F00220/
• 关键词: メソスケールモデル; 地形性降雨; 重力波; 雷雨; メンスケール気象モデル; マルチフラクタル; ドップラーレーダ; MM5; lee waves

本研究室で所有するドップラーレーダによる10年以上に渡る観測より,関東で発生するメソスケール現象の雷雨の多くは,関東北部及び西部の山間部で発生していることがわかっている.また,関東一円で行っている気象観測より夏期の強い日射が陸面と海面に温度差を生じさせ,それを起因として発生する海から陸へ向かう海陸風が関東北部,西部の山岳部まで進入し,地形により押し上げられることにより地形性の雷雨が発生を明らかにしている.以上のことより,地形条件と大気状態が雷雨発生に大きく寄与していることがわかっている.本研究では,地形影響の定量的評価を行う基礎的段階として,ガウス分布である単峰性の仮想地形を設定し,非静力学モデルによるメソスケール場の降雨に対する地形の影響について解析を行った.本研究では,NCAR(National Center for Atmospheric Reserch)とThe Pennsylvania State Universityにより共同開発されたメソ気象モデルThe Fifth Generation Penn Stag/NCAR Mesoscale Model(MM5)を用いてシミュレーションを行った.降雨を発生させない条件の下で,山地地形の形状及び2層の密度成層を有した大気の成層度を変化させ,山地地形の風下側に発生する重力波についての解析を行った.等流状態で重力波が発生するときは,山地の風下側で渦の発生を確認し,重力波を発生するフルード数の条件について明らかにした.実大気において海陸風の風速が夜半に現象していくように,シミュレーションにおいても水平風速を徐々に減少させた結果,山地の風下側で発生した重力波が風上側へ伝播することがわかった.降雨形成について微物理過程を導入し,仮想地形の下で地形形状,大気状態,それに起因する重力波の影響が降雨量に与える影響について解析を行った.山地標高が高くなるに従い総降雨量,降雨強度のピークは増加するが,ピークの位置は山地の風上側であり,山地の幅が広くなるに従い風下側へ片寄った降雨量分布となることがわかった.弱い水平風速では広範囲に降雨をもたらし,水平風速を徐々に減少させることにより降雨量のピークは風上側へ移動していくことがわかった。山地の風上側へ伝播した重力波による上昇流が強い対流を引き起こし,雷雨発生に関係しているものだと考えられる.

通过我们实验室拥有的多普勒雷达十多年的观测，我们知道关东地区发生的中尺度雷暴大部分发生在关东北部和西部的山区。关东地区的气象观测表明，夏季强烈的太阳辐射使陆地和海洋表面产生温差，导致从海洋移动到陆地的海陆风进入北部和西部的山区。关东，被地形推高。上述结果表明，地形条件和大气条件对雷暴的发生有很大影响。在本研究中，我们对地形影响进行了定量评估，作为基本步骤，我们建立了单峰高斯分布的虚拟地形并进行了分析。使用非静水力模型研究地形对中尺度场降雨的影响。第五代 Penn Stag/NCAR Mesoscale，由大气研究中心和宾夕法尼亚州立大学联合开发的中观天气模型利用模型（MM5）进行模拟，在不引起降雨的条件下，山体地形形状和大气层结程度发生两层密度层结变化，降雨发生在山体背风面。我们对引力波进行了分析。当引力波以均匀流动状态出现时，我们证实了山脉背风面涡旋的发生，并阐明了产生引力波的弗劳德数条件。正如真实大气中陆地风和海风的风速在半夜发生变化一样，陆地风速模拟中海风也发生水平变化，由于风速逐渐降低，在山脉的背风面产生了引力波。我们发现降水是逆风传播的。我们引入了降雨形成的微物理过程，并分析了地形形状、大气条件以及由此产生的重力波对虚拟地形下降雨量的影响。总降雨量和降雨强度的峰值随着山地的增加而增加。海拔升高，但结果发现，峰值位置在山区迎风面，随着山区宽度变宽，降雨分布偏向背风面。水平风速弱时，降雨发生范围较广，水平风速逐渐减小，降雨高峰向迎风侧移动。人们认为，重力波在山区逆风传播引起的上升流引起强对流，与雷暴的发生有关。

项目成果

Assela Pathirana: "Idealized Modeling of Orographic Rainfall with a Mesoscale Model"第22回日本自然災害学会学術講演会講演概要集. 177-178 (2003)

Assela Pathirana：“用中尺度模型对地形降雨进行理想化建模”日本自然灾害学会第 22 届学术会议摘要 177-178（2003 年）。

Assela Pathirana: "Idealized Simulation of Airflow over a Mountain Ride using a Mesoscale Atmospheric Model"Annual Journal of Hydraulic Engineering, JSCE. Vol47. 31-36 (2003)

Assela Pathirana：“使用中尺度大气模型对山地骑行的气流进行理想化模拟”水利工程年度期刊，JSCE。