詳細な陸面・海面過程を有する領域気象モデルを用いた首都圏大気環境問題の解明

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近年、都市化の発達に伴い、都市大気環境問題が深刻化しているが、現行の領域気象モデルでは人工排熱を考慮した都市モデルや海表面温度(SST)の日変化といった現実に即した陸面・海面物理過程を導入するには至っていない。ヒートアイランド等の局地気象問題を解明するためには、特殊な地表面物理過程を把握し、モデルに適用することが重要であると考える。そこで本研究では、深刻な極地気象問題を抱える首都圏近傍の陸面・海面物理過程を現実的に反映した領域気象モデルを構築し、数値解析を行うことで、複雑な都市気象の解明に取り組むことを目的とする。本研究では、東京湾内湾全域において長期連続的にSSTおよび海上気温を直接測定する観測網を構築し、昨年度までに約1年に渡る東京湾SST・気温変動の実態を把握した。観測結果より、通常モデルで用いられている衛星観測に基づく客観解析SSTは、とりわけ冬季に5℃以上にも及ぶ大きなバイアスが生じていることが明らかとなった。そこで、観測で得られた東京湾SSTをメソ気象モデルWRFに組み込み、実際の東京湾SST変化が都市気温に及ぼす影響を検討した。その結果、東京湾水温の温度分布および日変化を考慮することで都市気温が変動し、海風の収束ラインが異なることが確認され、東京湾水温を正しく評価することの必要性を示した。また、東京都区部を対象とした現地観測の統計解析結果および東京湾内流動の解析結果より、夏季に南よりの風が強まるほど、吹き寄せの影響や海中の成層化が弱まるためにSSTが低下し海上気温の上昇が抑制されること、そしてその冷涼な海風が沿岸域から約20km内陸の気温上昇を抑制し、風速が強まるにつれて沿岸からの水平気温勾配が強まることがわかった。東京湾の海風冷却効果のメカニズムを明らかにしたうえで、東京湾SSTが夏季日中の都市気温を低減させるうえで重要な要素であることを示した。