Numerical study on the formation of environment for tornado occurrences associated with extratropical transition of typhoon

台风温带过渡过程中龙卷风发生环境形成的数值研究

基本信息

批准号：
19K14799
负责人：
末木健太
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Japan, Meteorological Research Institute (2022)Institute of Physical and Chemical Research (2019-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

水平一様な環境場中で地上付近に置いたWarm Bubbleから積乱雲を発生させる理想数値実験の手法であるWarm Bubble実験を対象に、環境場の気温・水蒸気・水平風プロファイルに関するパラメータを変化させる大規模なパラメータスイープ実験を実施した結果について、論文投稿に向けた実験データの解析と先行研究の精査、執筆を進めた。先行研究の調査としては、Warm Bubble実験が過去に実施されるようになった経緯や、Warm Bubble実験が積乱雲発達の境場依存性の評価、竜巻や豪雨を生ずるリスク評価に対する有効性を整理した。また近年のWarm Bubble実験のパラメータスイープ実験に関する先行研究に対する本研究の優位性と新規性を明確化し、論文の1セクションにまとめた。また、10,000通り以上の実験結果について積分開始2時間の降水量の水平分布を描画し、様々な環境場に応じた積乱雲の発達の特徴（単発／持続、単一／組織化）に関するデータを作成した。一方、竜巻を発生させた台風の事例解析に向け、5分間隔のレーダーエコー強度データから、各時間ステップの降水セル（群）を抽出し、その移動ベクトル、強度変化傾向を推定する手法を開発した。本手法では、前後の画像データの一致度（相関）に基づき降水セルの移動を評価するが、相関の極大点の探索手法などの工夫により、前後の時間ステップの降水セルを適切に関連付けられるようにした。本手法の適用により、台風環境場で発生するミニスーパーセルなどの移動・強度変化の特徴が環境場の状況と照らし合わて解析可能となることが期待される。

我们对提交论文的实验数据进行了分析，并研究和写了有关大规模参数扫描实验的结果，该实验会改变与环境场的温度，蒸汽和水平风轮廓相关的参数，其中温暖的气泡是从地面上产生累积的泡沫的理想数值方法，用于产生累积的云层，使环境中的环境靠近环境，这是一种理想的数值方法。作为对先前研究的调查，我们总结了过去进行的温暖气泡实验的历史，以及温暖的气泡实验在评估累积云云发展的边界依赖性以及评估龙卷风和大雨的风险方面的有效性。这项研究的优点和新颖性比先前关于最近的温暖气泡实验的参数扫描实验的研究的优点和新颖性在本文的一部分中得到了阐明和总结。此外，对于超过10,000个实验结果，绘制了2小时开始积分降水的水平分布，并根据各种环境领域的各种环境领域进行了有关Cumulonimbus云发育（单次，单一，单一组织）的特征的数据。另一方面，为了分析龙卷风生成的台风病例，我们开发了一种方法，以5分钟的间隔从雷达回声强度数据中提取沉淀细胞（组），并估算运动矢量和强度变化趋势。在这种方法中，根据上一个和随后的图像数据之间的巧合程度（相关性）评估了降水细胞的运动，但是通过独创性（例如最大相关点的搜索方法），可以适当关联上一个和随后的时间步骤中的降水细胞。通过应用这种方法，可以与环境领域的情况相比，可以分析运动和其他事件的运动和强度变化的特征和强度变化。