雲解像モデルを用いた渦状降雪擾乱の多重スケール構造に関する研究

利用云解析模型研究螺旋雪扰动的多尺度结构

基本信息

批准号：
17740300
负责人：
川島正行
金额：
$ 2.3万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17740300/
关键词：
降雪シア不安定雲解像モデル渦状降雪雲気象学大気現象

项目摘要

冬季、日本海上では様々なスケールの渦状に組織化された降雪雲が生じることが知られている。それらの渦状擾乱は独立して存在するのではなく、低気圧、あるいはポーラーロウなどの比較的大きな渦状擾乱に伴うシアライン上に数十〜100km程度の一桁小さな水平スケールを持つ渦状擾乱が形成される場合が多い。本課題では非静力学雲解像モデルを用い、こうした異なる水平スケールをもつ擾乱の相互作用について明らかにすることを目的とする。平成19年度は、大規模な場における傾圧不安定によるシアライン(寒冷前線に相当)の形成と、そこでの渦状擾乱形成メカニズムについて数値実験を行った。具体的には非静力学モデルの初期値として東西風の鉛直シアに比例した南北温度傾度をもつ傾圧場を与えて傾圧不安定波を生じさせ、形成される前線上での二次的な不安低波の発達と構造について調べた。東西風の鉛直シアの大きな場ではシアラインを形成する寒冷前線の寒気と場の東西風鉛直シアとのバランスにより、深く、強い上昇流が形成され、それに伴う水平シアラインも深く、強いものが形成された。これにより水平シア不安定波の発達が促進され、明瞭な渦状擾乱が形成された。一方、東西風鉛直シアが弱い場合、寒冷前線先端の上昇流は寒気側に大きく傾き、シアラインも弱く、浅いものとなり、明瞭な渦状擾乱は形成されなかった。また、同様の設定で大気の鉛直安定度を変えた実験により、下層の安定度が小さくなるほどシアライン上で生じる渦の融合成長が抑制されることが示された。

众所周知，冬季日本海上空会形成各种大小螺旋状的雪云。这些螺旋扰动并不是独立存在的，而是在切变线上伴随着低压或极地低压等较大的螺旋扰动而形成水平尺度较小数量级的螺旋扰动。该项目的目的是使用非静水力云解析模型来阐明不同水平尺度的扰动的相互作用。 2007年，我们对大范围斜压不稳定导致的切变线（相当于冷锋）的形成及其涡扰动的形成机制进行了数值实验。具体来说，给出一个南北温度梯度与纬向风垂直切变成正比的斜压场作为非静水力模型的初始值，产生斜压不稳定波，并在锋面生成次级波我们研究了焦虑波的发展和结构。在纬向垂直切变较大的地区，由于形成切变线的冷锋冷空气与局部纬向垂直切变的平衡，形成深而强的上升气流，伴随的水平切变线也深而强。塔。这促进了水平剪切不稳定波的发展，并形成了明显的涡旋扰动。另一方面，当纬向垂直切变较弱时，冷锋尖端上升气流明显向冷侧倾斜，切变线弱且浅，没有形成明显的涡状扰动。此外，使用类似设置但改变大气垂直稳定性的实验表明，下层的稳定性越低，发生在切变线上方的涡流的融合生长受到的抑制就越多。