d4PDFを用いた北海道周辺で停滞する爆弾低気圧による高波の将来変化

d4PDFを⽤いた北海道周辺で停滞する 爆弾低気圧による⾼波の将来変化 ⾦沢⼤学⼤学院 ⾦沢⼤学 京都⼤学防災研究所 ⾼ 裕也〇 ⼆宮 順⼀ 森 信⼈

研究背景 研究背景 ・気候変動による極端現象の強化(IPCC AR5) ・沿岸環境への影響評価が求められる ・⽇本周辺に沿岸災害をもたらす低気圧 ・台⾵(研究例は多い) ・夏期〜秋期，特に太平洋側への沿岸災害 ・気候変動影響評価についての研究は進んでいる (i) 温暖化に伴い，100年確率値で⾼潮は+0.5m(森ら,2016) (ii) 100年後の台⾵時の波⾼+1.5m(⼤平ら，2012) ・爆弾低気圧 ・冬季，特に⽇本海側で沿岸災害(北海道付近での停滞が多い) (例) 2008年富⼭(うねり性の⾼波浪)・2014年根室(⾼潮) ・爆弾低気圧の⻑期特性 ・JRA-55(過去)︓最低中⼼気圧の強度が増加傾向(森ら，2017) ・気候変動影響評価についての理解不⾜

研究の⽬的 研究内容 ・超⻑期積分データセットd4PDFを⽤いて， ■爆弾低気圧の将来変化予測(発⽣数，経路，強度) ・急速に発達する温帯低気圧(24時間で約24hPa以上の低下) ■爆弾低気圧に起因する沿岸災害リスクの将来変化予測 ・うねり性波浪に注⽬した⾼波の将来変化予測(今回) ・根室における⾼潮の将来変化(時間があれば少しだけ説明有り)

d4PDFの概要 ・⽇本周辺域領域モデル実験結果 ・⽔平解像度︓20km ・時間解像度︓1時間 ・現在気候︓60年×50メンバ ・将来気候︓60年×90メンバ(4℃上昇) アンサンブル初期値 (誤差程度のばらつき) t=0 t=t 実際の値 従来の予測値 灰⾊の確率的評価が可能 ※CMIP5で得られた(6種類の代表的なSST将来変化パターン)×(15メンバ)

爆弾低気圧の抽出⽅法 Step1 低気圧抽出 ・海⾯更⽣気圧(以下,SLP)分布の空間的平滑化(Gauss分布) ・周囲のSLP - 中⼼のSLP >= 1 (hPa) Step2 トラッキング ・t+1ステップの抽出範囲︓東⻄各9° , 南北各6° ・トラッキング継続時間︓24時間以上 Step3 爆弾低気圧 判定 ・最⼤発達率が1以上のものを爆弾低気圧として定義 𝒑 𝒕 𝟏𝟐 𝒑 𝒕 𝟐𝟒 𝟏𝟐 𝐬𝐢𝐧 𝟔𝟎° 𝐬𝐢𝐧 𝝋 𝒕 爆弾低気圧 図-1 解析対象領域 ⾮対称+広範囲 𝒑 ∶ SLP 𝒕 : 時間 𝝋︓緯度 台⾵

爆弾低気圧の将来変化(これまでの研究成果) ・発⽣数︓将来変化なし 図-2 通過経路の将来変化量(個/年) ・⽇本海側で増加 ・太平洋側で減少 図-3 爆弾低気圧の最低中⼼気圧における再現期間 いずれの再現期間においても 強度が増加傾向にある (アンサンブル平均値︓太線)

爆弾低気圧の領域別解析 図-4 沿岸域の解析対象領域 ・⽇本沿岸域の災害要因となり得る領域別に移動速度および強度解析 ・最も将来変化が⼤きな領域を通過 ・10年確率値の強度 ・北海道周辺(図-7⿊枠内)で24時間以上の停滞 以上の条件で抽出された爆弾低気圧を対象に波浪推算

爆弾低気圧の領域別解析結果︓移動速度 左︓現在気候 右︓将来気候 〇︓JRA-55 +︓外れ値 ⾚線︓中央値 ⻘線︓四分位数範囲 ⾼緯度 図-5 各領域における移動速度の箱ひげ図 ・JRA-55と現在気候との対応は良好 ・⾼緯度ほど移動速度が⼩さくなる ・ほぼすべての領域で将来的に⼤きくなる

爆弾低気圧の領域別解析結果︓最低中⼼気圧 左︓現在気候 右︓将来気候 〇︓JRA-55 (a) 平年値 (b) 10年確率値 図-6 各領域における中⼼気圧の箱ひげ図 ・JRA-55と現在気候の対応は良好 ・平年値︓ほぼ将来変化なし ・10年確率値︓多くの領域で将来気候が下回る ・領域2(ひげの下限)において最も現在と将来の差がある 2008年⾼波被害，2014年⾼潮被害のような災害頻度の増加が⽰唆

波浪推算の対象とする爆弾低気圧 領域2の10年確率値程度の強度および北海道付近で24時間以上の 停滞という条件でd4PDFからイベント抽出 ・現在気候︓17Case ・将来気候︓22Case ・両気候とも北海道上に偏りなく分布 図-7 抽出された爆弾低気圧の経路 ・波浪モデル︓SWAN ・波作⽤量平衡⽅程式を基礎式とする，波浪スペクトルの時間発達を解く ・d4PDFの⾵場(U10:20km)を直接使⽤ ・⽔深データ︓GEBCO2014(30sec) 北⽇本周辺域の⾼波を対象とした⾼波の将来変化予測

有義波⾼の将来変化 最⼤有義波⾼の平均値 全Case中での有義波⾼の最⼤値 図-8 計算期間中の最⼤有義波⾼の将来変化(コンターは0.25m刻み) ・平均値︓⽇本海側で+0.5〜1.0m(現在気候では7m程度の波⾼︓7〜14%程度増加) 特に新潟北部から⼭形沿岸部にかけて+0.75m ・最⼤値︓⽇本海沿岸部や北海道北東の沿岸部で+2.0m(+22%) ・爆弾低気圧の強化により，近年被災がみられる領域におけるさらなる 沿岸災害リスクの増⼤が懸念される結果

両気候における有義波⾼の標準偏差 現在気候 将来気候 図-9 各Caseの最⼤有義波⾼の標準偏差の分布(コンターは0.25m刻み) ・両気候とも⽇本海側や北海道北東部で⼩さな値を⽰す． 波⾼増⼤が⽰されている地域と今回のフィルタリング条件下 での爆弾低気圧の強化の関係性が強い ・太平洋側では⼤きい 2016年台⾵による⾼潮で被災した内浦湾を対象とするような検討 では異なるフィルタリング条件での評価が必要となる

有義波周期の将来変化 現在気候の有義波周期 有義波周期の将来変化 図-10 現在気候における最⼤波⾼時の有義波周期の平均値および将来変化 ・有義波周期の⼤きさからうねり波浪の卓越が考えられる． ・波⾼増⼤傾向が⽰されている⽇本海側︓+0.25s 特に，富⼭湾周辺や新潟から⼭形沿岸部にかけては+0.5s

まとめ ■領域別解析結果 ・⾼緯度ほど移動速度は⼩さい ・移動速度は将来的に⼤きくなる ・中⼼気圧は平年値ではほぼ将来変化しないが， 10年確率値では強度が増加傾向にある ■有義波⾼の将来変化 ・⽇本海沿岸部・北海道北東部で，最⼤で+2.0m(+22%)の波⾼増⼤ ・波⾼増⼤の標準偏差は⼩さく，爆弾低気圧の強化と関連する ■有義波周期の将来変化 ・有義波周期の⼤きさからうねり性波浪の卓越 ・⽇本海沿岸部において，最⼤で+0.5sの将来変化