竜巻発生の数値シミュレーション:下層初期渦の形成・強化メカニズム

龙卷风产生的数值模拟：低初始涡的形成及强化机制

• 批准号: 06J09713
• 负责人: 下瀬 健一
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-06J09713/
• 关键词: 気象; 大気力学; 数値予報; 竜巻; データ同化; 数値シュミレーション

我々は,現実場を初期値・境界値とした超高解像度の数値シミュレーションを行い,竜巻発生時における下層初期渦の形成・強化メカニズムの解明を目指し研究を行った。現実場として用いた事例は,2004年6月27日に佐賀県で梅雨前線に伴い発生した事例である。観測データとの比較から再現性を確認した後に構造や発生過程を力学的に調査した,竜巻発生のキーファクターの特定を試みた。数値シミュレーションは,スーパーセルと先在境界である梅雨前線が相互作用して発生したスーパーセルと5つの竜巻の再現に成功した。我々は最も発達した竜巻に主に注目し,竜巻が強化されるタイミングと竜巻の発達の力学過程を調査し,以下の3つの竜巻発生のキーファクターを特定した:すなわち,1)先在境界上でのシア不安定と水平渦のティルティングによる下層鉛直渦の形成;2)先在境界に沿った下層渦の合併による下層鉛直渦の発達;3)下層鉛直渦と中層メソサイクロンと関係した上昇流のリンクによる竜巻渦への強化,である。また,特定した竜巻発生のキーファクターに対する接地境界層環境の重要性を調べるために,地表面粗度に注目した感度実験を行った。感度実験は竜巻発生時刻の直前から粗度長を変化させたリースタート実験として行った。7つの粗度長に対して15の異なる開始時刻を設定し,計105のシミュレーションを行い,地表面粗度の変化が竜巻自体と接地境界層環境に与える特徴を調査した。その結果,3つの竜巻発生のキーファクターは接地境界層環境の変化に敏感であることが示された。より小さい(大きい)地表面摩擦は,先在境界の進行速度を速め(遅め),その結果,下層鉛直渦と中層メソサイクロンと関係した上昇流のカップリングを弱めていた。また,適度な地表面摩擦は竜巻中心の下層収束を誘起し,結果としてより強い竜巻を発生させた。

I 々 は, now be を early on numerical, boundary numerical と し た ultra-high resolution の the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, 竜 巻 発 he に お け る lower initial vortex の formation, strengthen メ カ ニ ズ ム の interpret を refers し を line っ た. The current scene と て uses the example of と た, and on June 27,2004, に saga 県で, the front line of the rainy season に accompanied by に, occurred た example である. 観 measuring デ ー タ と の is か ら reproducibility を confirm し た に structure after や 発 birth process に を mechanics survey し た, 竜 巻 発 raw の キ ー フ ァ ク タ ー の specific を try み た. The numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は, ス ー パ ー セ ル と in the realm first で あ る meiyu front が interaction し て 発 raw し た ス ー パ ー セ ル と 5 つ の 竜 巻 の reappearance に successful し た. I 々 は most も 発 da し た 竜 巻 に に attention し, 竜 巻 が strengthening さ れ る タ イ ミ ン グ と 竜 巻 の 発 を survey し の mechanical process, the following 3 つ の の 竜 巻 発 raw の キ ー フ ァ ク タ ー を specific し た : す な わ ち, 1) in the realm first で の シ ア unrest と horizontal vortex の テ ィ ル テ ィ ン グ に よ る lower vertical vortex の formation; 2) First, at the boundary に, the lower vortices of the った merge with the lower vertical vortices of the による to reach each other. 3) the lower vertical vortex と middle メ ソ サ イ ク ロ ン と masato is し た upwelling の リ ン ク に よ る 竜 巻 vortex へ の reinforcement, で あ る. Born ま た, specific し た 竜 巻 発 の キ ー フ ァ ク タ ー に す seaborne る grounding boundary layer environment importance の を べ る た め に, ground surface roughness に attention し た sensitivity be 験 を line っ た. Sensitivity experiment った Ryumaki's development moment before Uchihara ら Coariness length を transformation させたリ スタ ト experiment と て row った. 7 つ の roughness length に し seaborne て の 15 different な る set start time を し, 105 の シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を い, ground surface roughness の variations change が 竜 巻 autologous と grounding boundary layer environment に and え る, 徴 を survey し た. As a result, the 3 そ ryumamaaki development キ <s:1> ファ <s:1> タ タ <s:1> <s:1> <s:1> the environmental <s:1> change of the grounding boundary layer に sensitivity である である とが された shows された. Small よ り さ い (large き い) surface friction は, first in state の speed を speed め (遅 め), そ の as a result, the lower vertical vortex と middle メ ソ サ イ ク ロ ン と masato is し た upwelling の カ ッ プ リ ン グ を weak め て い た. Youdaoplaceholder0, moderate な surface friction of the <s:1> lower layer of the center of the <s:1> ryuroll を induces また, and as a result, the と <s:1> てよ and <s:2> strongly <s:1> ryuroll を causes させた.

项目成果

Numerical simulation of tornadogenesis in a supercell storm

超级单体风暴中龙卷风发生的数值模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: 23^<rd> Conference on Severe Local Storms 23
• 作者: Ken-ichi Shimose;Tetsuya Kawano
• 通讯作者: Tetsuya Kawano

MM5を用いた竜巻発生の数値シミュレーション

使用MM5对龙卷风发生进行数值模拟

• 发表时间: 2008
• 作者: 下瀬健一;川野哲也
• 通讯作者: 川野哲也

レーダー屈折率と関係した位相変化を用いた地表面水蒸気場の二次元変分法解析

利用与雷达折射率相关的相位变化对地表水汽场进行二维变分分析

• 发表时间: 2008
• 作者: 下瀬健一;M. Xue;R. D. Palmer;J. Gao;B. Cheong;D. J. Bodine
• 通讯作者: D. J. Bodine

NUMERICAL SIMULATION OF TORNADOES GENERATED BY A TYPHOON NEAR A COASTAL LINE

海岸线附近台风产生龙卷风的数值模拟

• 发表时间: 2007
• 期刊: 8th WRF Users' Workshop (extended abstract) 8
• 作者: Tateishi;et. al.;立石洋平;立石洋平;立石洋平;立石洋平;立石 洋平;立石 洋平;立石 洋平;立石 洋平;苣田慎一;苣田慎一;Ken-ichi Shimose and Tetsuya Kawano
• 通讯作者: Ken-ichi Shimose and Tetsuya Kawano

竜巻発生の数値シミュレーション

龙卷风发生的数值模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: 気象利用研究 19
• 作者: 下瀬健一;川野哲也
• 通讯作者: 川野哲也