[Japanese]
修士論文要旨(林田 敦史)
偏波パラメータの鉛直分布から推定される梅雨期の強雨形成における雲物理過程
林田 敦史
梅雨は日本における代表的な降水イベントで、短時間に降水強度の大きい雨(強雨)がしばしぱ発生する。強雨の特徴の一つとして,地上で大きな雨粒が観測されることが挙げられる。これまで、強雨をもたらす大きな雨粒の降水形成過程として衝突併合成長、霞のような大きな氷粒子の融解の 2 つの過程について、各事例に関連したものが多く研究されてきたが、統計的な特徴や地域問の差などには着目されて来なかった。そこで本研究では、西日本で梅雨期に強雨をもたらした降水域の降水粒子の空問分布と地域的な違いについて偏波レーダーを用いて推定し、降水形成過程について考察することを目的とする。
本研究では、沖縄、鹿児島、福岡、広島、神戸、名古屋に設置されている Xバンド偏波レーダーのデータを使用し、2017年〜2021年の 5年間においてそれそれの梅雨入りから梅雨明けを解析期間として解析を行った。反射強度ZH、反射因子差ZDR、偏波間位相差変化率KDPの鉛直分布を調べた結果、すべての地点でZH、ZDR、KDPが高度 1.5km までは下層に向かって増加しており、沖縄では他の地点に比べて、高度 1.5km までは下層に向かってZH、ZDR高度間の変化が大きい特徴を示した。また、近似式を用いて雲微物理ハラメータの変化を推定した。すべての地点で、融解層より下で下層に向かって粒径の中央値D0が増加し、数濃度NWが減少しており、沖縄では融解層より下で下層に向かって他の地点、よりも大きくD0が増加し、NWの減少が見られた。このため、すべての地点で強雨形成に雨滴の衝突併合成長が寄与していると考えられ、沖縄では他の地点よりも強雨形成における雨滴の衝突併合成長の寄与が大きいことが示唆された。
さらに、上空の霞の融解の寄与を調べるために、0℃ 高度 +1km でZHが 30dBZ 以上の霞が存在すると推定される領域の割合を調べたところ、沖縄では他の地点よりもこの領域が小さかった。したがって、沖縄では霞の融解による寄与は小さいと考えられる。以上から、梅雨期の強雨はどの地点であっても雨滴の衝突併合成長によってもたらされていると考えられる。さらに沖縄以外の地点では霰の融解による寄与も示唆されることから、沖縄と他の地点では強雨形成過程が異なると考えられる。
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[English]
Microphysical processes in Heavy Rain during the Baiu Season Estimated from the vertical Distributions of Polarimetric parameters
Atsushi Hayashida
During the Baiu season, heavy rain events often occur in Japan. one of the characteristics of heavy rain is that large raindrops are observed on the surface. Although many studies have been conducted on the precipitation formation process that causes heavy rain in relation to each case, less attention has been paid to statistical characteristics and reginal differences. Therefore, the purpose of this study is to estimate the 3 dimensional distribution of precipitation padicles in heavy rain columns and their reaional differences durina the Baiu season in western Japan, and to discuss the precipitaion formation process.
In this study, data obtained from X-band polarimetric radars installed in Okinawa, Kagoshima, Fukuoka, Hiroshima, Kobe, and Nagoya were analyzed during the 5-year period from 2017 to 2021. Vertical profile ofradar reflectivity ZH, differntial reflectivity ZDR, and specific differential phase KDP show that ZH, ZDR, and KDP increase toward the lower levels up to 1.5 km altitude at all sites. In paticular, at Okinawa, large changes in ZH, and ZDR between levels toward the same altitude. The approximate equation is used to calculate the cloud microphysical parameters. At all sites, the median volume diameter D0 increased and the number concentration NW decreased toward the lower levels from 3.5 km to 1.5 km alitude, which is considered to be below the melting layer. At Okinawa, D0 increased significantly toward the same levels and NW decreased more than at other sites. This suggests that the contribution of collision-coalescence process to the formation of heavy rain is greater at Okinawa than at the other sites.
These results suggest that heavy rain during the Baiu season is caused by the collision‑coalescence process at all Sites. Furthermore, the contribution of graupel melting at sites other than Okinawa is also suggested, suggesting that the formalion process of heavy rain at Okinawa differs from that at other sites.
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