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title: 大気循環場の将来変化を考慮した台風擬似温暖化実験
tags:  #台風 #擬似温暖化 #将来変化  
author: [Ninomiya Lab, Kanazawa Univ](https://www.docswell.com/user/airsea)
site: [Docswell](https://www.docswell.com/)
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description: 海岸工学講演会2023
published: June 08, 26
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2023/11/16
海岸⼯学講演会
P0185
⼤気循環場の将来変化を考慮した
台⾵擬似温暖化実験
〇⽥中桃果1，⼆宮順⼀2，⽵⾒哲也3，森信⼈4
(1⾦沢⼤学⼤学院 ⾃然科学研究科地球社会基盤学専攻）
（２⾦沢⼤学准教授
理⼯研究域地球社会基盤学系）
（３京都⼤学教授
防災研究所）
（４京都⼤学教授
防災研究所）


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研究背景・⽬的
研究背景
 地球温暖化の進⾏により，⼤きな台⾵災害の発⽣が懸念
 地球規模で⾮常に強い熱帯低気圧の発⽣割合の増加（IPCC AR6）
 ⽇本付近の台⾵の強度の増加（⽇本の気候変動2020）
 将来の最⼤規模の台⾵による災害リスク評価の定量化が必要
 擬似温暖化実験（Pseudo Global Warming : PGW）の実施
• 過去に⼤きな被害をもたらした台⾵を対象に，将来気候環境での
台⾵の発達や災害ハザード，リスクの評価
現在気候
再現実験
⽐較
温暖化による
将来差分を上乗せ
将来気候計算


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研究背景・⽬的
既往研究
 ⼭⼝ら（2020）
•
⻄太平洋の中緯度帯では平均的に台⾵の移動速度が低下
要因
対流圏上層から中層の
循環場の変化
PDOの影響
 ⾦⽥ら（2017）
•
海洋温度条件が台⾵をより発達させることに有利
•
台⾵による海⾯冷却の⼤きさは，台⾵の強度と移動速度に依存
台⾵の移動速度を変化させ得る循環場を考慮した
PGWによる台⾵の変化予測が必要


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研究背景・⽬的
研究⽬的
 2018年台⾵21号を対象に循環場の将来変化を考慮したPGWの実施
 台⾵の強度や経路の変化，海洋の応答等について
過去再現とPGW間で⽐較・評価
⾼潮などの甚⼤な被害をもたらした2018年台⾵21号
引⽤︓BBC NEWS JAPAN


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研究⼿法と使⽤データ
全球気候モデル（GCM）の選択
過去気候Historical実験
（1981~2005年）
南北⾵速の将来変化[m/s]
各25年の⽉別平均から
温暖化差分を算出
将来気候RCP8.5
（2076~2100年）
選択したGCMの9⽉平均の300hPa⾯における
東⻄⾵・南北⾵とSSTの将来変化
300hPa⾯における東⻄・南北⾵速と
海⾯⽔温の変化
相対的に⾵速の
u-wind
[m/s]
v-wind
[m/s]
SST [K]
2.21
0.05
2.21
-4.87
-0.53
2.59
MPI-ESM-LR(#24)
0.89
0.51
2.89
MRI-AGCM3(#26)
-0.98
-1.71
2.76
CESM1-CAM5(#5)
-1.10
1.02
3.16
HadGEM2-AO(#17)
-3.17
-2.33
3.28
HadGEM2-ES(#18)
-2.37
-1.84
4.02
FIO-ESM(#11)
変化量の⼤きい FGOALS-g2(#9)
7つを選択
東⻄⾵速の将来変化[m/s]
SSTの将来変化[K]


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研究⼿法と使⽤データ
使⽤データ
モデルの計算条件
 計算に使⽤したモデル
• ⼤気海洋結合モデル
WRF-ROMS（以降couple)
モデル
パラメータ
設定内容
共通
積分期間
8⽉31⽇12時から
9⽉6⽇0時(UTC)
⽔平解像度
3 km
⽔平格⼦数
900 × 1050
タイムステップ
8秒
結合間隔
600秒
鉛直層数
55層
微物理
WSM 6-class graupel
雲物理
なし
短波放射
RRTMG
⻑波放射
RRTMG
惑星境界層
YSU
⼤気境界層
Monin-Obukhov
Similarity
陸⾯
Thermal Diffusion
初期値・境界値
NCEP FNL
鉛直層数
20層
境界値
HYCOM
• ⼤気モデルWRF
 地形データ
• GEBCO
上陸︓9/4 3:00
WRF
標⾼[m]
計算領域と台⾵の経路
ROMS


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結果と考察
台⾵再現精度の検証
• トラックや最⼤⾵速はよく⼀致
• 中⼼気圧の急激な減衰を再現
●︓JMA BT(気象庁)
〇︓JTWC BT(合同台⾵警報センター)
⾚︓Historical(WRF)
緑︓Historical(couple)
最⼤⾵速[m/s]
進路
中⼼気圧[hPa]
 Historical実験と観測値の⽐較
 2018年21号台⾵をうまく再現出来ている
中⼼気圧
最⼤⾵速


# Page. 8

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結果と考察
擬似温暖化実験の結果
各モデルの台⾵経路
⾵速の将来変化に対する経路のずれ
単位時間当たりの
台⾵経路のずれ[m/s]
 ⾵速の将来変化と台⾵経路
東⻄⾵速の将来変化[m/s]
カラーバーの分布に
対応するように
経路がばらついている
東⻄⾵速の将来変化[m/s]
経路のずれを正負の将来変化
を対象とし，将来変化量の
絶対値で評価
相関係数
WRF︓0.90 , couple︓0.82
→⾵速の将来変化と
経路のずれに強い相関


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結果と考察
擬似温暖化実験の結果
 台⾵の移動速度と⾵速の将来変化の関係
計算初期値及び陸地の影響を避けるため
台⾵の移動速度と東⻄⾵速の将来変化 上陸直前の9/3PMの平均のデータを使⽤
移動速度[km/h]
移動速度と⾵速の将来変化の相関係数
⾵速の将来変化
移 WRF
動
速
度 couple
東⻄⽅向
南北⽅向
0.97
0.53
0.97
0.50
東⻄⾵速の将来変化[m/s]
• 東⻄⽅向の⾵速変化とは強い相関
→⻄⽅向の⾵速変化が⼤きいほど移動速度が遅くなる傾向
• 南北⽅向の⾵速変化とはやや正の相関


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結果と考察
擬似温暖化実験の結果
 台⾵の移動速度と台⾵強度の関係
仮
定
• 移動速度が低下
→ 海⾯冷却に伴う海⾯からの熱エネルギーの供給減少
→ 台⾵強度が弱まるのでは︖
最⼤⾵速[m/s]
中⼼気圧[hPa]
⾚︓couple ⿊︓WRF
●︓最⼤⾵速 ＊︓中⼼気圧
移動速度と台⾵強度の相関係数
移 WRF
動
速
couple
度
最⼤⾵速
中⼼気圧
-0.68
0.56
-0.25
-0.35
移動速度[km/h]
• WRF︓台⾵による⽔温低下の影響が加味されないため，
移動速度の低下によって強度が強くなった
• couple︓線形な関係は⾒られなかった


# Page. 11

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結果と考察
台⾵による海⽔温の変化
 台⾵通過による海⽔温の低下と台⾵の特徴量
海⾯
⽔深25ｍ
⽔深50ｍ
4954
km2
1277
km2
19507
km2
⽔温低下⾯積と台⾵特徴量との相関係数
深さ[m] 移動速度 最⼤⾵速 中⼼気圧
0
0.14
0.67
-0.65
-25
-0.18
0.00
0.04
-50
-0.31
0.11
-0.13
2℃以上低下した⾯積
• 海⾯においては
台⾵強度の指標と相関
• 移動速度に関しては
相関⾒られず
海⽔温[K]
海⽔温変化（9/2と9/3の1⽇平均の差）（例としてMPI-ESM-LR）


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結果と考察
災害ハザード（降⽔）の変化
 1時間および12時間降⽔量に着⽬してハザードを評価
12時間降⽔量(mm)最⼤値の⾯積分布
⾯積[km2](130E-142E,30N-40N)
1時間降⽔量(mm)の期間最⼤値の分布図
（9/3 0時~9/6 0時）
⻘︓Historical
⾚︓アンサンブル平均
⾚（薄） : 各PGW
12時間降⽔量最⼤値[mm]
• 台⾵経路の変化により，降⽔域がより幅を持った分布へ変化
• アンサンブル平均は130mｍを超える地域がHistoricalより増加し，
被災範囲の増加が⽰唆される


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結論
結論と課題
 PGWでの台⾵経路や移動速度の変化は循環場の将来変化量によく対応
 coupleはWRFに⽐べて台⾵の強度変化量が⼩さく推定され，台⾵通過
に伴うSST低下を考慮したことによるものと考えられる
 ハザード強度の増加
• 台⾵経路の違いによってハザードを受ける地域の変化
• 1時間降⽔量で多くの地域における降⽔や
12時間降⽔量で降⽔量の多い地域の⾯積が増加
今後の課題
 本研究では7つの温暖化条件を選択したが，不確実性の低減のために
「より多くの温暖化条件・異なる台⾵」や
「特に経路や移動速度の異なる台⾵」で実験の実施が必要
 台⾵の変化の定量化のための感度分析が必要