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Development of self-organization model and verification of forecast accuracy of Baiu heavy rainfall systems based on the randomness of water content

基于含水量随机性的Baiu暴雨系统自组织模型建立及预报精度验证

基本信息

批准号：
22KJ1845
负责人：
大野哲之
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は線状対流系の組織化過程におけるマルチフラクタル性の時間変化とその物理的なメカニズムの関連性について解析を行った．雲解像モデルによる2012年7月亀岡豪雨の再現実験を対象にマルチフラクタル解析を行った結果，水蒸気フラックスは豪雨開始直前から開始後にかけてマルチフラクタル性が強まることが示された．頻度分布の時間変化を考慮すると，対流系の形成と同時に下層の水蒸気フラックスが増大していることとマルチフラクタル的な変化が対応していることが示唆された．また乱流運動エネルギーは，豪雨開始直後に強いマルチフラクタル性を示した．一方で，帯状の降水域が形成される前から時間的に準定常的な状態が維持されることが示された．さらに，対流系が持続的に発生する時間帯において，乱流運動エネルギー生成に関わる浮力項が下層で明瞭なピークを持っていた．水蒸気フラックスが増大することで下層の対流不安定性が強まり，持続的に対流が発生しやすい場が維持されていたことを示唆するものと考えられる．さらに国土交通省管轄のXバンド偏波レーダ観測網XRAINの観測データを持ちいて氷相降水粒子分布を推定し，そのマルチフラクタル性の時間変化を解析した．質量の大きい粒子であるあられについて，帯状の降水域が拡大するとともにマルチフラクタル性が弱まることが示された．この原因は対流に伴い下層の湿潤空気や過冷却雲粒が上層に輸送され，質量の大きいあられ等が生成される領域が拡大することが考えられる．降水粒子の質量には一定程度の上限があるため，対流系が発達した後の氷相高水位粒子分布では粒径分布が概ね一定に保たれることでスケーリング性に差異が少ない(マルチフラクタル性が弱い)状態が保たれたことが示唆された．線状対流系とは異なる環境場で発生するマルチセルとの比較から，マルチフラクタル解析が線状対流系発生の早期探知手法への応用可能性が示された．

This year, the organization process of linear flow system has been analyzed in terms of time and physical relationship. Cloud resolution: July 2012: Heavy rain reappears in the mountains. The analysis results show that the water vapor starts before the heavy rain starts and after the heavy rain starts. The temporal variation of frequency distribution is considered to form a flow system and simultaneously increase the water vapor in the lower layer. Turbulent motion occurs immediately after the onset of heavy rain. The quasi-steady state of the time before the formation of the belt-shaped descending water area is maintained. In this case, the buoyancy term associated with the generation of turbulent motion is clearly defined in the lower layer. The water vapor phase increases, and the lower layer of the flow instability increases. The lower layer of the flow instability increases. The distribution of precipitation particles in different phases is estimated under the jurisdiction of the Ministry of Land, Infrastructure and Transport, and the temporal variation of precipitation characteristics is analyzed. The mass of the particles is large, and the shape of the falling water is large. The reason for this is that the flow is accompanied by moist air in the lower layer, supercooled cloud particles are transported in the upper layer, and the mass is large. The mass of precipitation particles is limited to a certain extent, and the particle size distribution is limited to a certain extent. The possibility of early detection methods for the generation of linear pairs of flow systems is shown by comparing and analyzing the generation of linear pairs of flow systems in different environmental fields.

项目成果

期刊论文数量（7）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

メソスケール降水系における水蒸気フラックスのマルチフラクタル特性の比較

中尺度降水系统水汽通量多重分形特征比较

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
大野哲之;山口弘誠;中北英一
通讯作者：
中北英一

MULTIFRACTAL PROPERTIES OF WATER VAPOR FLUX AND PRECIPITATION PARTICLES IN LINE-SHAPED RAIN BAND

线状雨带中水汽通量和降水粒子的多分形特性

DOI：
10.2208/jscejhe.78.2_i_319
发表时间：
2022
期刊：
Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. B1 (Hydraulic Engineering)
影响因子：
0
作者：
大野哲之;山口弘誠;中北英一
通讯作者：
中北英一

線状対流系の発生・発達におけるマルチフラクタル特性 --水蒸気フラックスと降水粒子分布の観点から--

线性对流系统产生和发展的多重分形特征——从水汽通量和降水粒子分布的角度——