沖縄偏波降雨レーダー(COBRA)で観測 された台風0418号の風速場の特徴

Presentation on theme: "沖縄偏波降雨レーダー(COBRA)で観測 された台風0418号の風速場の特徴"— Presentation transcript:

1 沖縄偏波降雨レーダー(COBRA)で観測 された台風0418号の風速場の特徴
佐藤晋介*1 、長濱紘子*2 、花土弘*3 、 中川勝広*1 、高橋暢宏*4 、井口俊夫*4 *1 NICT沖縄亜熱帯計測技術センター *2 東京学芸大学 気象学研究室 *3 JAXA GPM/DPRプロジェクトチーム *４ NICT降水レーダグループ 気象学会2005年度春季大会 専門分科会 「2004年の台風はなぜ異常だったか？」 5月18日＠東京大学本郷キャンパス

2 台風0418号（ＳＯＮＧＤＡ）の特徴 ＜本研究の目的＞ COBRAのほぼ真上を通過 した軸対称性の良い台風 ０４１８号の「風速場の特徴」
998hPa 27 28 29 30 31 01 02 03 04 05 06 07 980 975 945 935 940 08 970hPa 925hPa 沖縄県名護市で沖縄本島での観測史上最低の気圧925.2hPa (AMeDAS)を記録 （9月5日18時JST） 広島市で60.2m/s、札幌市で50.2m/sの最大瞬間風速を記録。北大のポプラ並木を倒すなどの被害。 09/05, 09JST 09/08,09JST ＜本研究の目的＞ COBRAのほぼ真上を通過 した軸対称性の良い台風 ０４１８号の「風速場の特徴」 を地上気象観測データと ドップラー速度から調べる 09/05, 12JST 09/08,12JST

3 COBRA観測範囲とNICT 地上気象観測システム
大宜味大気観測施設 １０分毎のシーケンス ・PPI (14-EL angles) ・RHI (4 AZ angles) ・POS (EL=90 deg) 名護降雨観測施設 （COBRAサイト） 沖縄亜熱帯計測技術 センター（恩納） 主な観測量（+45送信、H/V受信） ・反射強度、ドップラー速度 ・偏波データ（ZDR, (LDR), ρHV, φDP） ＜COBRA観測データ ～18 時間＞ 1030JST： dual-Cycleモード（TWTAパルス圧縮） | 1800JST：台風中心がCOBRAサイトを通過 JST：1時間30分の欠測 2230JST以降： dual-PRFモード（Klystron） 9/6, 0430JST(1930Z)以降： 発発故障により欠測 与那国海洋観測施設 280 km 石垣市立野底小学校 距離分解能：150 m/300 m ビーム幅：0.9 deg ＜解析に使用したデータ＞ ・反射強度＋ドップラー速度（PPI EL= 0.9 deg） ・COBRAサイトの地上気象観測データ

4 COBRAサイトを通過する台風 台風中心の移動速度 JST

5 COBRAサイト 地上気象観測データ 05SEP2004 TIME (JST) 06SEP2004
最大瞬間風速 56.1 m/s (18:57) 最大平均風速 29.8 m/s (16:58) 最低海面気圧 hPa (17:35) こちらの図は、名護での地上気象観測システムによって観測された、風速と気圧のグラフです。 この日名護では、観測史上最低の気圧、917.6ヘクトパスカルを記録しました。 風速：正時前10分間の平均風速。ある時間内に移動した空気の吹送距離を風程といい、これを移動距離で割った値。 気象庁が発表する日平均風速は２４時間の風程から求められたもので、毎時の観測値の２４個の平均ではない。「気象科学事典」 05SEP2004 TIME (JST) 06SEP2004 ＜台風中心＞ 瞬間風速 4.5 m/s (18:01) 平均風速 4.2 m/s (18:05)

6 気圧変化から求めた傾度風 １） COBRAで求めた台風中心の移動速度から時刻を距離に変換する
２） 気圧変化からHolland(1980)の式による回帰曲線を求める ３） 気圧傾度力（と遠心力＋コリオリ力）から、傾度風を求める ・ 旋衡風速（傾度風）の大きさは、最大瞬間風速と同程度 ・ 旋衡風速の最大半径（Rm=47 km）は観測値（Rm=15～30km）より大きい

7 ドップラー速度の解析方法（１） ～折り返し補正～
観測（生）データ シミュレーション（参考値） 折り返し補正後 Vmax=5.6 m/s 5 m/s 40 m/s Dual- PRF (pulse by pulse) 与えた接線方向の風速成分 速度の連続性による 折り返し補正 Vmax=21.1 m/s 20 m/s 40 m/s

8 ドップラー速度の解析方法（２） ～接線速度成分の抽出～
ドップラー速度の解析方法（２） ～接線速度成分の抽出～ o θ 接線風速 ベクトル　ｖθ　 　ｖｄ ドップラー速度 台風中心の移動 速度ベクトル ｖm ｖr　動径風速 ベクトル　 　ｘ 　ｙ φ 接線速度成分 動径速度成分 移動速度成分 ：台風中心から見た観測点の方位角 ：レーダから見た観測点の方位角 ：台風の移動方位角 接線速度成分の係数 動径速度成分の係数　　　　　　接線速度成分の寄与率

9 ドップラー速度から求めた平均接線風速 0330Z ドップラー速度（観測値） 動径速度（Vr=0）と移動速度 成分を差し引いた結果
台風中心に対して一周平均 した接線速度 接線速度成分 動径速度成分 移動速度成分 観測されるドップラー速度 ：台風中心から見た観測点の方位角 ：レーダから見た観測点の方位角 ：台風の移動方位角

10 平均接線風速と地上観測の比較 ・ ドップラー速度から求めた平均接線風速 (高度2～4 km)は、傾度風の大きさ（～ 地上観測の最大瞬間風速）とほぼ一致。 ・ 接線風速最大となる半径は、18～20 kmでアイウォールの半径とほぼ一致。 半径20kmの円 ２重のアイウォール

11 ドップラー速度 (m/s) [折り返し補正なし]
台風中心部の時間変化（１０分毎） 反射強度 (dBZ) ドップラー速度 (m/s) [折り返し補正なし]

12 まとめ・今後の課題 ◇ １台のドップラーレーダー観測から求めた平均接線 風速（高度２～４ km）は25～40 m/sで、傾度風の 大きさとほぼ一致した。 ◇ 接線風速が最大になる半径は～20 kmで、アイ ウォールの半径と良く一致した。 ◇ 地上観測で得られた２つの風速ピークは、アイ ウォールの２重構造に対応すると考えられる。 △ 降水バンドおよび風速場の３次元構造 → 降水バンドによる風速強化(?)のメカニズム解明 △ 数値予報モデルとの比較、インプット（データ同化） → 予測精度の向上 今後は、このようなドップラー速度図を用い

13 平均接線風速と動径風速 （同心円状に一定） 移動速度成分 除去のエラー 0330Z 0330Z 0330Z 1230Z 1230Z

14 PPI+RHI 1330JST (velocity aliasing)
Vmax=5.61 m/s eye-wall bank eye-wall bank RANGE (0-100 km) RANGE (0-100 km) Vmax=14.04 m/s

15 PPI+RHI 1800JST（ほぼ台風中心） Vmax=5.61 m/s eye-wall convergence
RANGE (0-100 km) RANGE (0-100 km) Vmax=14.04 m/s

16 PPI+RHI 2230JST Vmax=21.14 m/s Vmax=14.04 m/s RANGE (0-100 km)

17 ＣＯＢＲＡ観測シーケンス COBRA+ (DualCycle Beam) COBRA (Dual-PRF)

18 TRMM観測データ 09/05, 0443JST 09/05, 1115JST 09/06, 0525JST

19 等価地球半径によるビーム高度