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Elucidation of the mechanism of "warm rain" in urban atmosphere and optimization of numerical forecast models

城市大气“暖雨”机理解析及数值预报模型优化

基本信息

批准号：
21H01163
负责人：
三隅良平
金额：
$ 11.48万
依托单位：
Nihon University (2022-2023)National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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

项目摘要

東京における「暖かい雨」の実態を解明するため、2019年8月19～20日に東京付近に激しい雨をもたらした暖かい対流雲について、Xバンド偏波レーダ、Kaバンドレーダ、雲粒スペクトロメータ、光学式ディスドロメータを用いてその特徴を記述するとともに、パーセルモデル・シミュレーションにより降水形成過程を調べた。レーダ反射因子と比偏波間位相差が下層ほど増加する傾向にあり、降雨粒子が併合成長しながら落下していることが示唆された。一方レーダ反射因子差は下層ほど減少する傾向があり、エコー頂付近に低濃度の大きな雨滴が存在することが可能性として示された。また降水雲は複数のストリーク状エコーで構成されていた。雲底付近の雲粒数濃度は、平均370 cm-3、最大値606 cm-3で、東京の下層雲の平均値（213 cm-3）より大きかった。パーセルモデル・シミュレーションの結果は、凝結過程を通して高度2 kmより上空では暖かい雨を引き起こすのに十分な量の併合成長可能な雲粒が形成されることが示された。以上の結果から、雲底付近の大雲粒の存在に関係なく、雲粒の凝結成長・併合成長によって暖かい雨が生じていると考えられる。ただしストリーク状エコーを形成するためには併合成長可能な雲粒が集団として形成される必要があり、そのメカニズムは不明である。東京スカイツリーにおける長期観測で得られた平均的な雲粒粒径分布に基づき、気象庁非静力学モデル（JMA-NHM）の２モーメントスキームでの雲粒粒径分布を修正し、東京における暖かい雨についてシミュレーションを行った。その結果、雲粒粒径分布を修正することによって降水効率が増加し、より現実的な降水が再現されることが分かった。

The actual state of "warm and moderate rain" in Tokyo was explained. On August 19 - 20, 2019, the warm and moderate rain near Tokyo was recorded. The characteristics of cloud particles, X-ray partial wave, Ka-ray partial wave, cloud particle selection, and optical type were described. The reflection factor and the phase difference between the partial waves tend to increase, and the precipitation particles tend to combine and fall. The reflection factor difference of one side decreases, and the probability of large raindrops with low concentration decreases. The precipitation cloud is composed of several kinds of clouds. Cloud particle number concentration near the cloud base is 370 cm-3 on average, 606 cm-3 on maximum, and 213 cm-3 on average in Tokyo. The result of the condensation process is that the cloud particles are formed at an altitude of 2 km above the ground. The above results show that the existence of large cloud particles near the cloud base is related to the condensation and growth of cloud particles, and the synthesis of long warm rain is generated. It is necessary for the formation of cloud particles and the formation of cloud particles The average particle size distribution of cloud particles was obtained from long-term measurements in Tokyo, and the particle size distribution of cloud particles was corrected from the 2-point non-static model (JMA-NHM). As a result, the cloud particle size distribution is corrected, and the precipitation rate is increased.