[Japanese]
修士論文要旨(中村 綾子)

湿潤場における地形性線状降水システムの構造と形成過程

中村 綾子

梅雨前線の南側に位置する九州西岸では、地形性線状降水システムが観測される。そのうち最も顕著なものに、長崎ライン、甑島ライン、五島ラインがある。それぞれ長崎半島、甑島列島、五島列島という九州西岸にある南西−北東方向に長い標高500 m前後の列島や半島を起点にして、北東方向に伸びる線状降水システムである。それらの長さは最大約200 km、幅は約15 kmである。これまでの研究で、それらの列島や半島で次々と発生した対流雲が風下に流れて線状降水システムを形成することが指摘されてきた。しかしながら、1つの対流雲には寿命があり、それが風に流されたときの移動距離の限界は、だいたい30 km程度である。したがって、このメカニズムだけでは約200 kmにもなる長さをもつ線状降水システムの形成を説明できなかった。したがって、本研究では、湿潤場における地形性線状降水システムの構造と形成過程を調べることによって、その長さがどのようにして決まるのか、その決定要因を明らかにする。

まず、解析例の少ない甑島ラインの事例を2台のX-bandドップラーレーダーデータとメソ領域客観解析データを用いて調べた。2002年7月1日に観測された甑島ラインの長さは約80 kmで、その走向は甑島列島の北側から長島を通るような北東方向に伸びていた。ラインを構成する降水セルに着目すると、最大エコー頂6 kmの降水セルが、甑島列島の地形に地上付近の南風が衝突することによる気塊の強制的な持ち上げによって発生した。高度2.0 km付近の南西風によって流された降水セルは甑島列島北東海上で衰退したが、その最下層の発散流と南から流入した流れが作った収束によって新しい降水セルが発生し、北東方向に移動した。この過程を経て伝播した対流の場が、長島の地形の作る強制上昇で強化されることによって、降水セルが発生し、降水セルは北東方向に移動した。甑島列島上で降水セルが発生し移動するだけでなく、甑島列島北東海上や北東側に位置する地形上で降水セルが発生し移動することによって、甑島ラインが形成したとわかった。

次に、解析例の少ない五島ラインの事例を福岡管区気象台のレーダーとメソ領域客観解析データを用いて調べた。2001年7月19日に観測された長さ80 kmの五島ラインについて、甑島ラインと同様に、ラインを構成する降水セルの発生に着目した。五島列島の地形による気塊の強制的な持ち上げによって発生した降水セルが北東方向へ移動するだけでなく、五島列島の北東海上で発生する降水セルや北東側に位置する地形上で発生する降水セルが移動することによって、五島ラインは形成したとわかった。また、高度2.0 km付近の風向の変化に伴って五島ラインの走向が変化した。走向が変化したためにラインの伸びる方向が変わり、その地形条件のもとで新たに降水セルが発生し移動する現象が見られた。そのとき、長さが約80 kmであったのが約200 kmに伸びた。ラインの走向変化によって、五島ラインを構成する降水セルの発生場所が変わったことがわかった。

以上の事例の形成過程と、過去に研究された他の梅雨前線の南側に位置する九州西岸で見られる地形性線状降水システムの形成過程を比較した結果、九州西岸にある南西−北東方向に長い標高500 m前後の列島や半島で発生した降水セルが移動するだけでなく、その風下側の海上や地形上で降水セルが発生し移動することによって、地形性線状降水システムが形成し得るとわかった。このような降水セルが発生し移動する過程は地形性線状降水システム形成の素過程と考えられ、これらが時間的に連続することによって、地形性線状降水システムの形成を説明できる。また、高度1.0 km以下の湿潤場、地上付近の南風、高度2.0 km付近の南西風といった環境場が、この降水セルが発生し移動する過程に寄与していることがわかった。梅雨前線の南側の領域では、このような場を長時間維持できるため、地形性線状降水システムの形成に有用であると考えられる。また、降水セルの寿命を決めると考えられる相対湿度のプロファイルと、降水セルの移動速度とラインの伸びる方向を決める高度2.0 km付近の風が地形性線状降水システムの長さの決定に寄与するとわかった。次に、解析例の少ない五島ラインの事例を福岡管区気象台のレーダーとメソ領域客観解析データを用いて調べた。2001年7月19日に観測された長さ80 kmの五島ラインについて、甑島ラインと同様に、ラインを構成する降水セルの発生に着目した。五島列島の地形による気塊の強制的な持ち上げによって発生した降水セルが北東方向へ移動するだけでなく、五島列島の北東海上で発生する降水セルや北東側に位置する地形上で発生する降水セルが移動することによって、五島ラインは形成したとわかった。また、高度2.0 km付近の風向の変化に伴って五島ラインの走向が変化した。走向が変化したためにラインの伸びる方向が変わり、その地形条件のもとで新たに降水セルが発生し移動する現象が見られた。そのとき、長さが約80 kmであったのが約200 kmに伸びた。ラインの走向変化によって、五島ラインを構成する降水セルの発生場所が変わったことがわかった。

線状降水システムのうち、湿潤場において地形がトリガーとなって形成する環境風の風向に平行な走向を持つ線状降水システムについて、その構造と形成過程を明らかにできた。
[戻る]



[English]

Structures and Formation Processes of
Orographic Line-Shaped Rainfall Systems in the Moist Environment

Ayako NAKAMURA

In the moist environment on the southern side of the Baiu front, orographic line-shaped rainfall systems often appear in the west of the Kyushu Island. The three line-shaped rainfall systems are remarkable; they are called Nagasaki line, Koshikijima line and Goto line. They have the maximum length of about 200 km. These lines extend northeastward from the Nagasaki Peninsula, the Koshikijima Islands and the Goto Islands, respectively. These islands have northeast elongated-shape and less than 500 m in height. Previous studies on formation mechanisms of these lines have described that convective clouds induced by these islands move leeward. However, this mechanism cannot explain all of the formation of line-shaped rainfall systems with about 200 km length, because a convective cloud has a lifetime, so it cannot move more than about 30 km. The aim of this study is to clarify contribution factors determining the length of orographic line-shaped rainfall systems in the moist environment. Therefore, structures and formation processes of orographic line-shaped rainfall systems were investigated in this paper.

First, the case of 01 July 2002 Koshikijima line was analyzed using the data of two X-band Doppler radars and Japan Meteorological Agency Meso regional objective ANALysis (MANAL). The line had about 80 km in length. It aligned northeastward from the Koshikijima Islands to the Nagashima Island, which located northeastward from the Koshikijima Islands. The line consisted of many convective cells with about 6 km in echo top. They generated by upslope forcing due to mountains on Koshikijima Islands and moved northeastward. After they moved northeastward parallel to the winds around 2.0 km height, they dissipated over the northeastern sea of the Koshikijima Islands. Such dissipating cells and southern inflow around the surface produced meso $\gamma$-scale convergence, where new convective cells generated. The new ones also moved northeastward parallel to the winds around 2.0 km height. Afterward, convective cells generated around the Nagashima Islands and moved northeastward. The cause of generation of cellular echoes is considered an intensification of advecting convective updraft by local updraft made by the Nagashima Island. The generation of convective cells occurred not only on the Koshikijima Islands but also over the northeastern sea and islands. Successive combination of these three processes on generation and movement of convective cells leads to increase in the number of them on a line, so the Koshikijima line formed with about 80 km in length.

Second, the case of 19 June 2001 Goto line was analyzed using the data of Japan Meteorological Agency Fukuoka operational radar and Japan Meteorological Agency MANAL. The line had about 80 km in length. It aligned northeastward from the Goto Islands to an island and some peninsulas. The line also consisted of many convective cells with about 6 km in echo top. The generation of convective cells occurred not only on the Goto Islands but also over northeastern sea, islands and peninsulas. Similar to the Koshikijima line, successive combination of these processes on generation and movement of convective cells leads to increase in the number of them on a line, so the Goto line formed with about 80 km in length. Furthermore, the direction of the Goto line changed with change of winds at 2.0 km height. After that, it aligned northeastward from the Goto Islands to some mountains and had about 200 km in length. Change of line's direction resulted in provision of additional processes on generation and movement of convective cells due to some mountains. It is found that change of line's direction provide another combination of processes on generation and movement of convective cells.

With the inclusion of formation processes on the other orographic line-shaped rainfall systems, it can be said that the successive combination of some processes on generation and movement of convective cells leads to increase in the number of cells on a line, and can form orographic line-shaped rainfall systems in the west of the Kyushu Island on the southern side of the Baiu front. Such processes on generation and movement of convective cells are elementary steps on formation processes of these lines. It can be considered that some environmental factors contribute to a provision of processes on generation and movement of convective cells; moist atmosphere less than 1.0 km height, southerly winds near the surface and southwesterly winds around 2.0 km height. On southern side of the Baiu front, it would be reasonable to say that such environmental factors can be provided successively for the successive combination of processes on generation and movement of convective cells. It is found that some of the contribution factors determining the length of orographic line-shaped rainfall systems in the moist environment are profile of relative humidity and winds around 2.0 km height, which may determine lifetime of convective cells, moving speed of convective cells and line's direction.

This paper clarified structures and formation processes of orographic line-shaped rainfall systems in the moist environment, which is one of line-shaped rainfall systems whose direction is parallel to environmental winds.
[BACK]