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豪雪をもたらす線状の降雪帯,JPCZの構造とメカニズムを日本海洋上観測により明らかにした

2022.12.26

研究の概要


立花義裕(三重大学大学院生物資源学研究科教授・筆頭著者),本田明治 (新潟大学教授),西川はつみ(東京大学大気海洋研究所特任研究員),川瀬宏明(気象庁気象研究所主任研究官),山中晴名(三重大学大学院生),畑大地(新潟大学大学院生),柏野祐二(水産大学校教授)の研究グループは,豪雪をもたらす線状の降雪帯,JPCZの構造とメカニズムを日本海洋上観測により明らかにしました.研究の概要と概略図は以下のとおりです.

日本に豪雪をもたらすJPCZ(日本海寒帯気団収束帯) を横断し,1時間毎の洋上気球観測によってその実態を捉えることに成功しました.
■JPCZは,「大気の川」のような構造を持ちます.気流がJPCZに収束することに伴い,周囲の海面から蒸発した水蒸気がJPCZに集中します.このJPCZが河川の本流に相当します.日本海の広い範囲の暖かい海面から蒸発した水蒸気がJPCZへ集まりそれが風下へ移動するさまは,たくさんの支流(branch)の水が本流に集まり,下流へと流れる「川」と同等です.またJPCZは帯状に伸びることから,いわば「線状の降雪帯」と言えます.
■「支流」から「本流」に相当するJPCZに水蒸気が集中し,強い雪雲となり豪雪となります.集中量を降雪に換算すると7時間で1メートルの降雪に相当し,この降雪量の約9割は支流からの水蒸気の集中がもたらします.
■「支流域」に相当する海域は,暖かい対馬暖流です.暖流の上に強風が吹き,大量の水蒸気が海から大気へ供給され,暖かい対馬暖流の影響でJPCZが維持されます.
■JPCZは,一旦発生すると持続する機構(self-sustaining mechanism)を持ちます(詳細は図とプレスリリースの本文参照).
■気象庁気象研究所の数値シミュレーションでも,観測事例を概ね再現出来ました.ただし気象衛星ひまわりから推定された日本海の海面水温は,我々が観測した水温よりも約2℃低いことからJPCZを過小評価していた可能性があります.

JPCZ図

図1 観測で示されたJPCZの構造と海洋の役割.
(1)JPCZに周囲からの水蒸気が収束.(2)水蒸気が上空で雲となり,凝結加熱で浮力を得る.(3)浮力に伴い上昇気流が強化.上昇気流に引っ張られ,海上風が増す.(4)海上風が増すことで暖かい海面からの蒸発が促進し,水蒸気のJPCZでの収束が強化.以上を繰り返すことで,JPCZは一旦発生すると持続する機構を持つ.水蒸気の流れを示す多数の青い矢印がJPCZに集中する構造は,多くの支流を携えた川と類似していることから,「大気の川」と呼ぶ.

この研究成果は、イギリスのシュプリンガー・ネイチャー社発行の国際誌(Scientific Reports)に2022年12月23日付で掲載されました。
High moisture confluence in Japan Sea polar air mass convergence zone captured by hourly radiosonde launches from a ship
DOI:10.1038/s41598-022-23371-x (※三重大学外部のHPとなります)

本研究は,新学術領域研究を始めとした複数の文部科学省科学研究費補助金(16K13880, 17H02958, 17H01156, 17K01223, 19H05698, 19H05668, 20K12197,19H05697, 19H01377, 17H02067, 21K18788)と,北極域研究加速プロジェクト(ArCSⅡ,JPMXD1420318865)で実施されたものです.

本プレスリリースの本文は「こちら
観測についての概要は「こちら

三重大学 生物資源学研究科 気象・気候ダイナミクス研究室(立花研究室)のサイトはこちら


研究者情報


   

立花教授

三重大学大学院生物資源学研究科 教授
立花 義裕(TACHIBANA Yoshihiro)
専門分野:気象学・気候力学
現在の研究課題:異常気象

新潟大学 教授
本田 明治(HONDA Akiharu)

東京大学大気海洋研究所 特任研究員
西川 はつみ(NISHIKAWA Hatsumi)

気象庁気象研究所 主任研究官
川瀬 宏明(KAWASE Hiroaki)

三重大学 大学院生
山中 晴名(YAMANAKA Haruna)

新潟大学 大学院生
畑 大地(HATAKE Daichi)

水産大学校 教授
柏野 祐二(KASHINO Yuji)