The Third GAME-HUBEX Workshop on Meso-scale Systems in Meiyu/Baiu Front and Its Hydrological Cycle

Summary and Discussion

日時: 2001年12月9日(日) 9:00～11:30
場所: コートヤードマリオット昆明ホテル

Point of Discussion は以下の４点.

Moisture source, moisutre sink in Meiyu/Baiu front and its cycling process
Land-surface process of Meiyu/Baiu front
Precipitation process in the Meiyu/Baiu front
What kind of data/observations do we need NEXT?

1. Moisture source, moisutre sink in Meiyu/Baiu front and its cycling process

問題提起 (by Prof. Fujiyoshi)

梅雨前線の水蒸気の起源は下層の南よりの風による水平輸送である.
水蒸気の水平輸送はその上流域 (熱帯域: 東南アジア, 南アジア域) でのモンスーンシステムの年々変動や季節内変動に関する理解が不可欠となる.

水蒸気輸送過程に関する現状の理解 (by Prof. Ding)

モンスーンは季節スケールでの風向の変化を指す言葉である.
気候学的に, モンスーンにおける水蒸気輸送は「南インド洋→アラビア海→ベンガル湾→南シナ海→中国大陸(インド洋における西向き輸送)」の形で行われる.
モンスーンのオンセット(開始)以前には, 上記の西向きの水蒸気輸送は見られない.
篠田の疑問: 上記の水蒸気輸送は連鎖系で考えられるべきものなのか? であるならば, 上流のどこかで系が変化した (水蒸気収支が変わった) 場合に, 下流への影響はないのか?

質疑応答 (by Prof. Uyeda)

Q) 水蒸気輸送に関する年々変動は分かっているのか?
A) 今後,研究されるだろう.

研究すべき現象の時空間スケール (by Prof. Fujiyoshi)

水蒸気の source, sink, transport について以下の時空間スケールでの研究が必要である.
水平スケールとしては,

総観規模 (Synoptic Scale)
領域スケール (Regional Scale)
メソスケール (Meso Scale)

時間スケールとしては,

Climatic (10 years)
Interannual
Annual (1 year)
Interseasonal
Mesoscale (days)
Meso-α, β, γ (hours)

Interannual, Interseasonal は Prof. Yasunari のコメントにより追加.
水蒸気の source, sink, transport に関する Process 研究も必要.

梅雨前線の総観スケールの現象 (by Prof. K. Kato)

梅雨前線の特徴としては, 前線帯への大量の水蒸気の流入と弱い傾圧性により特徴づけられる.
日本 (九州，中国地方) における梅雨前線に伴なう大雨は以下の要素により特徴づけられる.

太平洋高気圧場
Meso-α低気圧の接近
両者の間の気圧傾度が大きくなり, 地衡風の風速が増す
地衡風による南からの水蒸気の流入が増大する

梅雨前線帯南側のシステム (Stationaly low-level southerly wind) だけではなく, 北側のシステム (Synoptic scale heat low) も重要である.

質疑応答 (by Prof. Wang)

Q) 梅雨前線帯における水蒸気収束をもたらすための, 北からの冷たい気流についての考えは?
A) 傾圧性が弱いため, 北からの気流が常に影響を及ぼす訳ではないと考える. しかしながら, Slow moving cut-off low の寄与は考えられる. また, 局所的に形成される低温域 (層状域における蒸発冷却?) は, 梅雨前線上で発生する小さなスケールの現象には影響する可能性が大きい.

コメント (by Prof. Yasunari)

15日周期 (二週間) 変動の重要性を強調.
チベット高原東縁のサイクロジェネシス (Tibetan edge cut-off low cyclogenesis) と十五日変動との関連が考えられる.
水蒸気輸送の経路 (Channel) として, 南シナ海からのルートの他にチベット高原東縁 (ミャンマーから中国雲南省周辺) 上空のLLJによる運ばれるものもあるのではないだろうか?

篠田の疑問: 残された課題は何なのだろうか?
篠田の疑問: 中国大陸上で気圧傾度が強まる原因がチベット高原東縁のサイクロジェネシス起源のメソ低気圧 (15日周期変動) と関連があるということか?

2. Land-surface process of Meiyu/Baiu front

問題提起 (by Prof. Fujiyoshi)

陸面過程の梅雨前線への影響は?
Basin scale の水蒸気の recycling 過程, 地表面からの加熱による総観規模の低気圧の形成過程を用いた研究も必要.
水文分野の視点からは, 何が解れば水文気象結合モデルを用いて河川流量（River run-off）を見積ることができるのか?

土壌水分量
地表面からの顕熱・潜熱
地表面における放射収支, など

再解析データの Quality check も必要.

陸面過程について更なる研究を要する要素 (by Prof. Xie)

Surface, subsurface runoff
Ground water table
Vegetation dynamics
Moisture, heat in the soil
Parameterization, sparce vegetation (heteroginity)
Appications

水文気象結合モデル (by Dr. Tachikawa)

第一段階として, 流出(Run-off)モデル＋河道モデルと水文気象データを組み合わせた河川流量の見積りを行った.
第二段階として, 流出モデル＋河道モデルに, 陸面過程モデル(SiBUC) による水文シミュレーションデータを入力として河川流量の見積を行った.
第三段階として流出モデル＋河道モデルに大気陸面結合モデルによる水文シミュレーションデータを入力とした河川流量の予測を行った.
GAME再解析データを利用したところ, かなりよい再現結果が得られた.
自然条件 (natural condition) における見積までは行うことができるが, 水管理 (water regulation) や水利用 (water use) を含む人間活動に伴なう水循環をいかにモデルで表現するかが問題となっている.

質疑応答 (by Prof. Ding)

Q) どのスケールでの大気モデル (Clomate, Regional, Local) と水文モデルのカップリングを行うのか?
A) 研究目的によりケースバイケースとなる. 大気モデル, 陸面モデル, 流出モデル, 河道モデルと分けて考えた場合, 現状では大気モデル＋陸面モデル＋流出モデルのカップリングはすでに様々なスケールで行なわれている. このカップリングモデルと河道モデルとをカップリングするかどうかは, その流域の特性による. One way で考える場合は, すでにできている. カップリングは様々なスケールで行なわれつつあるので, 農業などの人為的な水利用 (water use) の効果をどのように取り扱うかがこれからの主要課題と考える.

質疑応答, コメント (by Prof. Yasunari)

Q) 水文モデルに結合する気候モデルに対して要求される最小分解能は?
A) 研究すべき領域や現象によりケースバイケースである.
C) 計算機の能力が上がったので, 高分解能の気候モデル (水平解像度が15km) と水文モデルとのカップリングも現実的な問題として考えられるようになった.

コメント (by Dr. K. Tanaka)

水文モデル中にGCMをダウンスケールさせた形でのメソスケールモデルが必要となる (細かいスケールを観るため?).

コメント (by Dr. Tsuboki)

気候モデルにおいては地表面温度の予測が重要である. 潜熱の見積を行う際には地表面付近での水の量が効くので, 水文モデルとの結合も重要となる.

コメント (by Prof. Xie)

地表面における水収支を考える場合には, 降水の効果, 流出の効果などに蒸発量の値は依存するので, 陸面→大気の One Way だけではなく, 大気陸面相互作用 (Two Way) での検討が必要となる.

まとめ (by Prof. Fujiyoshi)

問題提起で挙げた項目のほかに検討すべき要素として, 以下の要素も研究課題となる.

人間活動等による水の利用
地表面温度
降水量と風
NDVI

検討すべきは領域気候モデルスケールのエネルギー収支問題.

3. Precipitation process in the Meiyu/Baiu front

問題提起 (by Prof. Fujiyoshi)

何が梅雨前線による降水の強さ，継続時間，降水量を決めているのか?

傾圧性
総観規模, ないし Meso-αスケールの擾乱
下層の frontgenesis による二次循環
上層の cold core low

マルチスケールの階層構造 (スケール間相互作用) も重要である.
Meso-βスケールの降水システムが組織化して Meso-αスケールのシステムに成長する過程については, まだ解明されていない.
梅雨前線の活動は, その西端付近での擾乱の発生 (チベット高原の東縁付近で発生する SW-Vortex) に依存しているのか.
Low Level Jet (LLJ) の役割と形成過程も重要である.

梅雨前線に対する理解の現状 (by Prof. Uyeda)

前線の北側に heat low が、南側に太平洋高気圧 (WPSH) がある.
前線の南側下層から水蒸気が輸送される.
前線の南側の領域では太平洋高気圧の縁に沿って浅い対流が発生する.
この領域の対流は浅い対流であり, 降水は warm rain process によるものである.
前線内部において Meso-βスケールの対流システムが Meso-αスケールのシステムに発達する.
梅雨前線の南縁では水蒸気の流入に伴なって Cloud street が見られることがある.
前線帯で深い対流が発達する場合には, 北側からの乾燥して (冷たい?) 気塊の流入がある.
梅雨前線の南縁で深い対流が発生する場合には, 北側に広がった層状域での蒸発冷却の効果が重要である.

GAME/HUBEX 後の展開 (by Prof. Uyeda)

未だに, GAME/HUBEX 領域において一日当たり Meso-β scale low がいくつ発達するか? そのシステムがどの程度の降水をもたらすか? については解らない.
GAME/HUBEXにおいて取得されたデータを用いて現象に対する作業仮説は立てられる様になったと思う. 今後は, 予報や現業に得られた知見を生かしていく段階に入ってきたと思う.
例えば三次元レーダーデータを活用することにより,

降水タイプの分類を通じて降水強度の見積を行うことができる.
雨量計データとの照合によりリアルタイムの Adjustment を行うことができる. (経験的に?)

GAME/HUBEX で得られたデータを利用して研究活動を行っていきましょう. "Utilize HUBEX data and make research works!!"

コメント (by Mr. Hu)

梅雨前線の解析を行なう上での重要なポイントは以下の二点である.

水蒸気の起源という点での南西風: 気象状況による力学的に決まる.
水蒸気輸送: 陸面過程 (特に放射過程) が重要となる. 雲の効果により放射収支が変わり, その結果として蒸発量に影響を及ぼすため.

篠田の疑問: 亜熱帯高気圧の強度と位置についてのコメントが欲しかったところですが?

安徽省における今後の観測体制の紹介 (by Mr. LiBai)

既に安徽省気象局でドップラーレーダー (合肥) は保有.
追加システムとして, 2003年から2004年にかけて, 以下のシステムを導入予定.

バイスタティックドップラーレーダーシステム: 実質的にデュアルドップラーレーダー観測を行うことができる.
ウィンドプロファイラシステム
自動雨量計システムの展開
発雷監視システム (LLS)
AWS

観測結果により地表面状態の変化が対流活動に影響を与えていることを示唆.

都市部(合肥)と湖(巣湖)間の水平循環.

数値モデル(MM5)へのリモートセンシングデータの導入(レーダーデータの同化)も検討中.

まとめ (by Prof. Fujiyoshi)

今後の研究に利用可能なもの, 方向性など.

レーダーデータ(TRMM)の利用
可降水量の見積
雲活動に関する研究
レーダーネットワークを用いた降水量の見積: Z-R 関係の精度向上とレーダーデータの品質管理が重要.

4. What kind of data/observations do we need NEXT?

問題提起 (by Prof. Fujiyoshi)

予報システムの一環としての 4DDA 手法の導入.
新しい観測プロジェクト: J-SAWCE 他.

水文学における将来的な研究 (by Dr. K. Tanaka)

現在の状況

モデルの開発と検証 (SiBUC, AVIM, VIC, etc.)
気象データセット(地上付近)をメッシュデータの形で整備
陸面過程のみでのシミュレーション(データ同化?)
流出モデルとの結合 (10kmスケールの水平解像度)

現状における問題点

毎時間毎の雨量データが必要 (降水量分布の見積)
土地利用データの整備
Irrigation water (灌漑用水量)の見積
水利用の季節変化の見積(データが5～8月しかない)

今後の研究課題

日本で開発した水田における地表面過程のスキームを中国で合う様にの改良する必要がある.
衛星データ(GMS)を用いた土壌水分量の同化(カルマンフィルターの利用).

リクエスト

1時間毎の降水量データ: レーダーデータを利用できるが, 全ての領域についてデータが得られている訳ではない.
USGSの土地利用データは水田の割合が大きすぎるため, この部分を修正した土地利用データ.
人間活動に伴なう水利用(灌漑用水量など)のデータ.
梅雨期以外の季節のデータ.

Singuan River における観測 (by Mr. Qian)

これまでは雨量や水文データの解析, 土壌水分量, 水利用状況の調査などを行ってきた.
今後は, 流域における水収支モデルの構築, 洪水予測の実施, レーダーと雨量計システムを用いたメソスケールの降水システムによる降水量の見積などを行っていく.
具体的には以下の通り.

Basin スケールでの水収支モデルの構築
洪水制御・管理システムの構築

レーダー，AWS，雨量計システムを利用した降水量の見積
見積られた降水量に対する水文モデルの適用

水文モデルの構築

上流域と中流域での水文モデル (conceptual, mixed etc.) の構築
異なる時間，空間スケールの水文モデルが必要

GAME Session (by Prof. Fujiyoshi)

GAME Sessions (GAMEの今後の活動, 研究すべき内容)は以下の通り.

アジアモンスーンのオンセット
アジアモンスーン域における気候変動とその水資源への影響
熱帯林，北方林(寒帯林)とのエネルギー・水循環の比較
アジアモンスーン域における表層水とエネルギー収支の見積
大陸スケールでのエネルギー・水循環の研究における再解析データの利用
アジアにおける水循環のモデリング
熱帯域と亜熱帯域における降水システムのメカニズムに関する研究

GAME-Phase2 (by Prof. Yasunari)

2001年の10月1日から2日にかけて名古屋で行われた GISP (GAME International Science Panel）において, GAME のデータセットに基づいたさらなる研究を行うことが決定された.
以下の WGs (Working Groups) が提案されている.

雲・降水WG
陸面・境界層WG
エネルギー・水収支研究WG (WEBS)
モンスーンシステム研究WG

書記: 篠田太郎, 金田幸恵, 甲山治

文責: 篠田太郎