Improvement in Estimating Hazards Caused by Explosive Cyclones on Ocean

改进对海洋爆炸性气旋造成的危害的估计

基本信息

批准号：
17J07627
负责人：
北祐樹
金额：
$ 1.6万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

急速に発達する爆弾低気圧（24時間以内に24hPa以上中心気圧が低下する温帯低気圧を指すこととする）は日本周辺では年に20個ほど発生し、様々な災害をもたらしうる。本研究は、大気海洋波浪結合モデルを用いることで波浪の爆弾低気圧の発達への影響を定量的に評価し、波浪と大気・海洋の結合スキームを改良・構築することで、爆弾低気圧の発達がどのように変わりうるかを明らかにすることを目的としている。大気海洋波浪結合モデルを用いて、2018年1月に大西洋で発生した爆弾低気圧の発達に対する波浪の影響を定量的に評価した。本研究で開発した結合モデルの特徴は、大気境界層の摩擦速度の計算にうねりの影響を考慮する項を追加し、波浪による砕波によらない海洋混合過程を導入したことである。モデル結果と観測値を比較したところ、風速・海面気圧・有義波高ともに概ね一致していることから、本モデルの妥当性が検証された。波浪は海表面の摩擦速度と粗度を増加させることで海面熱フラックスが上昇し、低気圧の発達が強化され海面気圧が低下することが判った。波浪により海洋混合層は深化し、海面水温が変化することが判った。また、波浪の海洋混合への影響によりメキシコ湾流南では海面水温を低下させ、爆弾低気圧の発達を抑制するが、北側では逆転層の暖水の湧昇により海面水温が増加し、爆弾低気圧の発達を強化することが判った。結論として、爆弾低気圧の発達の予測精度を上げるためには波浪の結合が重要だと示された。爆弾低気圧への波浪影響は、海洋大気間の熱フラックスの変化を介してメソスケールの大気循環を変えうる。そして、メキシコ湾流を離れ北側に伝搬した爆弾低気圧が、温度逆転層の暖水が湧昇することと、低気圧の発達から遅れて増大する波浪の影響との相乗効果により発達し続けるという現象は、これまで示されたことの無い北西大西洋の爆弾低気圧特有の現象である可能性が考えらえる。

迅速发展的炸弹旋风（指的是温带气旋，其中中央压力在每年24小时内下降超过24 hpa），每年在日本周围发生，并可能造成各种灾难。这项研究旨在通过使用大气海浪耦合模型来定量评估波的影响对炸弹旋风的发展，并阐明炸弹旋风的发展如何通过改善和构建波浪和空中媒体耦合方案来改变和改变。使用大气海浪耦合模型，我们定量评估了波浪对2018年1月在大西洋发生的炸弹旋风开发的影响。这项研究中开发的耦合模型的特征是，它已被添加以考虑旋转在大气边界层的摩擦效率上的旋转效果的影响，而不是涉及大气边界的摩擦效率，并涉及Marine混合过程。将模型结果与观察到的值进行比较，由于风速，海平面压力和明显的波高度均一致，该模型的有效性得到了验证。发现波增加了海面的摩擦速度和粗糙度，从而导致海面热通量增加，从而增强了气旋的发展并降低了海面压力。发现波浪加深了海洋混合层并改变了海面温度。此外，波浪对海洋混合的影响降低了海湾流的南部的海面温度，抑制了炸弹旋风的发展，但是在北侧，倒置层的变暖上升升高会增加海面温度，从而增强了炸弹旋风的发展。总而言之，结果表明，合并波对于提高预测炸弹旋风发育的准确性很重要。波浪对炸弹旋风的影响可以通过变化海洋大气之间的热通量来改变中尺度的大气循环。由于温度反转层中温水的协同作用以及比低压力系统的发展的波动效应，从海湾流向北扩散的炸弹旋风可能会继续发展的现象，这是西北大西洋炸弹旋风在北部大西洋的炸弹旋风所独有的现象。