[Japanese]
修士論文要旨(郷原 健)

西太平洋熱帯域においてドップラーレーダーで観測された
クラウドクラスターの内部構造
ー2005年7月1日から2日の事例ー

郷原 健

西太平洋熱帯域において発生した熱帯低気圧は、台風に発達することがあり、 日本においても多くの災害を引き起こしている。 しかし、熱帯低気圧の発生過程は未だ良く理解されていない。 先行研究から、わずかな確率ではあるが熱帯収束帯で発生したクラウドクラスターは熱帯低気圧に発達することが分かっている。 しかし、西太平洋熱帯域は陸域が少なく、常時観測を行うことが難しいので、 熱帯低気圧に発達するクラウドクラスターの内部構造を調べた研究は少ない。 本研究の目的は、西太平洋熱帯域において発生した、熱帯低気圧に発達する クラウドクラスターの内部構造を明らかにすることである。

2005年6月から7月にかけて西太平洋熱帯域に位置するパラオ共和国において、 2台のドップラーレーダを設置して行われた集中観測に参加した。 観測期間である7月1日から7月2日にかけて、直径1000 kmスケールのクラウドクラ スターがパラオ共和国上空を通過して、その後7月3日から7月4日にかけてフィリピン上 空で熱帯低気圧に発達した。本研究では、主にドップラーレーダーデータを用い て、パラオ上空を通過した、熱帯低気圧に発達する前のクラウドクラスターの内部 構造を詳細に調べた。

衛星のIR画像(赤外画像)から、パラオ共和国上空を通過したクラウドクラスター の西側は36時間持続し、長径400 km短径300 kmスケールのMCS(Mesoscale Convective System, メソ対流系システム)で構成されていたことが確認された。 クラウドクラスターの東側は5時間程度しか持続せず、長径100 km 以下でMCSのサイズに満たない対流域で構成されていた。クラウドクラスター 周辺の環境場の解析からみると、クラウドクラスター西側のMCSは、ラージスケー ルの収束帯の位置と一致していた。

ドップラーレーダーデータを用いて、クラウドクラスターの西側と東側のMCSの内部構造 を詳細に調べた。 クラウドクラスター西側を構成するMCSは、進行方向前面にライン状の対流域をもっ た、5 m s^-1で西進する線状降水帯を形成していた。 対流圏下層において進行方向前面の北西風と線状降水帯内部の北東風による収束 帯を形成していた。下層の収束帯のところで、高度10kmにおいて最大上昇流 5 m s^-1を伴った、最大エコー頂高度15 kmの対流域を形成していた。 クラウドクラスターの東側を構成する、MCSのサイズに満たない対流域も 5 m s^-1で西進する線状降水帯で構成されていた。しかし、クラウドクラスター西側 のMCSを形成する線状降水帯と比較すると、最大上昇流が弱く、最大エコー頂高 度も低かった。

クラウドクラスター西側のMCSを構成する、発達した線状降水帯の層状域では、 高度3 kmから高度8 kmにおいてメソスケールの正の渦が形成されていた。 水平風が最も強かった高度6 kmにおけるメソスケールの渦の水平スケールと渦度 を求めた。 いくつかの仮定をおいて算出した結果、高度6kmにおける渦の水平スケールは、 直径323 kmで渦度は7.3 x 10^5 s^-1であった。

クラウドクラスターの西側のMCSは、パラオ上空を通過後も持続して、西進を続 けた。7月3日00 UTCにはMCSの雲域が分裂し、その北側の対流域が北進して、熱 帯低気圧に発達した。つまり、雲システムは、MCSから熱帯低気圧発達まで連続 したシステムであったと考えられる。

近年の先行研究から、発達したMCSの対流圏中層で形成された、発達したメソスケールの 渦は、熱帯低気圧発達に大きく寄与することが分かっている。 本研究で観測されたMCSの対流圏中層におけるメソスケールの正の渦は、 これまでの観測研究で求められた、熱帯低気圧発達に必要な大きさの、渦の深さ、 水平スケール、渦度を伴っていた。 本研究で観測されたクラウドクラスター内部のMCSは、熱帯低気圧に発達す る48時間前から、熱帯低気圧発達に寄与できる程度のメソスケールの渦を伴っ ていたことが分かった。

このことから、熱帯低気圧の発達過程を理解するには、熱帯低気圧に発達する48時間 前からのメソスケールの渦を追跡しなければならないということが示唆された。
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[English]

Structure of Cloud Cluster Observed by Doppler Radar
in the Western Pacific Tropical Region
-Case of 1-2 July 2005-

Ken GOHARA

Tropical cyclones generated in the west Pacific tropical region can develop into a typhoons and bring disasters in Japan. However, it is not so well known about development process of tropical cyclones. It is known by previous studies that a limitted percentage of tropical cloud clusters develop into tropical cyclones. However, there are few studies that examined structure of cloud clusters developing into tropical cyclones in the west Pacific tropical region since observation points are limitted on islands. The aim of this study is to examine the structure of cloud clusters which develop into tropical cyclones in the western Pacific tropical region.

The observations on cloud clusters with two Doppler radars ware carried out in the Republic of Palau, in the westerne Pacific tropical region, from June to July 2005. I participated in the observation. A cloud cluster of a diameter of 1,000 km passed the Republic of Palau from 1 - 2 July and developed into a tropical cyclone in the Philippine from 3 - 4 July. In this study, structure of the cloud cluster was exmined in detail with Doppler radar data before its development into the tropical cyclone.

With IR data, characteristics of the cloud cluster were examined. As a result of the analysis, the west of the cloud cluster consisted of a MCS (Mesoscale Convective System / major axisis: 400 km, minor axisis: 300 km) of long-lived about 36 hours, and the east of the cloud cluster consisted of a convective region (major axisis: 100 km) of short-lived about 5 hours. By an analysis on the environment around the cloud cluster, it was shown that the eastern MCS of a cloud cluster coincided with the position of the large scale convergence zone.

With Doppler radar data, structure of the MCS included in the west part of the cloud cluster was examined. A line-shaped rain-band was formed ahead of the MCS, and moved to the west at a speed of 5 ms$^{-1}$. A covergence zone was formed between the north westerly ahead of the line-shaped rain-band and north easterly in the rain-band in the lower atmosphere below 2 km. In the convergence zone, the line-shaped rain-band was formed with the maximum updraft of 5 m s^-1 at 10 km in height and echo top height of 15 km. In the convective ragion in the east part of the cloud cluster, the line-shaped rain-band was formed and moved to the west at a speed arround 5 m s^-1. However the eastern line-shaped rain-band had weaker updraft and lower echo top height than the western one.

In the stratiform region of the line-shaped rain-band in the western MCS, a mesoscale vortex at the middle level (3 km-8 km) was analysed assuming a steady state of the system. The vorticty was 7.3 x 10^5 s^-1 with the diameter of 323 km by caluculation with several assumptions.

The long-lived MCS with a developed line-shaped rain-band in the west part of the cloud cluster moved westward after decaying the cloud cluster. A part of the cloud area of the MCS splited in the north at 00 UTC 3 July and a newly developed convective area moved north and developed into the tropical cyclone in the Philippines. In other wards the MCS tracked was a system which developed into the tropical cyclone.

It is known from recent studies that a developed mesoscale vortex in MCS contributes to the tropical cyclone development greatly. The characteristics of the vortex, depth, horizontal scale and vorticity, were examined for the observed one in comparison to previous studies. The order of the observed vorticity and that of previous studies ware about the same. In fact the observed MCS 48 hours before development into tropical cyclone has the vortex which could develop into the tropical cyclone.

This study suggested the necessity to observed and track the vortexes 48 hours before the development into the tropical cyclone.
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