Understanding the role of hailstones in severe storms by the combined use of satellite observations and high-resolution atmospheric simulations

结合使用卫星观测和高分辨率大气模拟来了解冰雹在严重风暴中的作用

• 批准号: 21K03674
• 负责人: 清木 達也
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03674/
• 关键词: 雹; 暴風雨; 降水システム; 気候システム; 気候モデル; 衛星観測; 気象; 高解像シミュレーション

本年度は衛星観測データを集めるとともに、雹を予測した全球シミュレーション結果の解析を実施した。昨年度から引き続き実施している数値シミュレーションには雹を形成している衝突成長メカニズムに問題があることが分かり、本年度は衝突成長の改善を実施した。まず初めに、雹の予測を行った全球シミュレーション結果(EXPhail)と、雹を予測しない全球シミュレーション結果を比較したところ(EXPCTL)、EXPhailではより強度が非常に高い豪雨の頻度が増えることが確認された。このことから、極端現象と呼ばれるような豪雨を再現するためには、雹の予測が効果的であることが示唆される。ただし、そのような豪雨の頻度は非常に少なく、全球実験を行うことでようやく統計的なふるまいを理解することが可能であった。数値モデルの雹の特性を詳細に調べるため、衛星降雨レーダー観測とEXPhail実験の衛星シミュレータ結果の比較を実施した。結果、EXPhailの雪の粒子サイズが小さく、あられや雹といった高密度の粒子もサイズが小さくなっていることが分かった。このことから、シミュレーションが表現している雹は、人間社会に被害をもたらすような大きな氷の塊とは異なり、小さな氷粒になってしまっている問題点が浮き彫りになった。雹は雨の凍結と、凍結粒子と雨の衝突によって成長していることが知られている。つまり、モデル内では、凍結粒子が小さく、それと衝突する水粒子もまた小さいということが考えられる。そこで、小さな粒子の衝突を阻害し、選択的に大きな粒子から雹を形成する物理過程「衝突・固着効率」の理論モデルを導入した。次年度以降、このモデリングによって雹の形成をより現実的に評価することを検討している。

This year は satellite 観 measure デ ー タ を set め る と と も に, hail を be し た global シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results の parsing を be applied し た. Yesterday's annual か ら lead き 続 き be applied し て い る the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン に は hail を form し て い る conflict grow メ カ ニ ズ ム に problem が あ る こ と が points か り, は conflict の growth this year to improve を be applied し た. Early ま ず め に, hail の to measure を っ た global シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results (EXPhail) と, hail を be し な い global シ ミ ュ レ ー シ ョ ン results を し た と こ ろ (EXPCTL), EXPhail で は よ り strength が に の い heavy rain very high frequency が raised え る こ と が confirm さ れ た. こ の こ と か ら と, extreme phenomenon called ば れ る よ う な downpours を reappearance す る た め に は, hail の be が unseen fruit of で あ る こ と が in stopping さ れ る. た だ し, そ の よ う な downpours の frequency は very less に な く, global be 験 を line う こ と で よ う や く statistics な ふ る ま い を understand す る こ と が may で あ っ た. The numerical モ デ ル の hail の features detailed に を adjustable べ る た め, satellite rainfall レ ー ダ ー 観 measuring と EXPhail be 験 の satellite シ ミ ュ レ ー タ results の を be applied し た. Results, EXPhail の の snow particle サ イ ズ が small さ く, あ ら れ や hail と い っ た high-density の particle も サ イ ズ が small さ く な っ て い る こ と が points か っ た. こ の こ と か ら, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン が performance し て い る hail は, human society に murdered を も た ら す よ う な big き な 氷 の block と は different な り, small さ な 氷 grain に な っ て し ま っ て い る problem point が floating き carved り に な っ た. Hail る rain <s:1> freezing と, frozen particles と rain <s:1> conflict によって growth <s:1> て る る とが knowledge られて る る る る. Within つ ま り, モ デ ル で は and freeze particle が small さ く, そ れ と conflict す る water particles も ま た small さ い と い う こ と が exam え ら れ る. そ こ で, small さ な particle の conflict を large resistance against し, sentaku に き な particle か ら hail を form す る physical process "conflict, fixation rate of unseen" の theory モ デ ル を import し た. Since the following year, <s:1> モデリ モデリ グによって グによって has formed をよ. Youdaoplaceholder3 evaluation 価する とを検 とを検 とを検 discussion on て て る る る.

项目成果

Improvements of the Double-Moment Bulk Cloud Microphysics Scheme in the Nonhydrostatic Icosahedral Atmospheric Model (NICAM)

• DOI: 10.1175/jas-d-22-0049.1
• 发表时间: 2023-01-01
• 期刊: JOURNAL OF THE ATMOSPHERIC SCIENCES
• 影响因子: 3.1
• 作者: Seiki，Tatsuya;Ohno，Tomoki
• 通讯作者: Ohno，Tomoki

Improvements of the Double-Moment Bulk Cloud Microphysics Scheme in a Global Cloud Resolving Model NICAM

全局云解析模型NICAM中双矩体云微物理方案的改进

• 发表时间: 2022
• 作者: Tatsuya Seiki