「みらい」2014 年度航海における雲粒子ゾンデ(HYVIS)観測結果速報
○森 修一・勝俣昌己・耿驃・城岡竜一(海洋研究開発機構)
1.はじめに
2014 年度航海より海洋地球研究船「みらい」レーダーは二重偏波化され,レーダー反射因子差(ZDR)
や偏波間位相差変化率(KDP)など数多くの偏波パラメータを得ることができるようになった.これら
偏波パラメータの適切な処理により,従来型レーダーよりも降雨量推定精度が向上されると共に,原
理的には上空の降水粒子の種類(雨・雪・あられ等)の判別が可能となることから,雲物理過程(降
水粒子の種別,分布,それらの変化等)を含めた海洋上における降水システム動態ならびに大気海洋
相互作用の理解進展に貢献できるものと期待されている.一方,降水粒子判別手法など先行研究にお
ける偏波パラメータの解釈は陸上降水システムに対するものであり,雲物理過程が大きく異なる可能
性のある海洋降水システムを対象とした「みらい」新レーダー観測に際して,当該アルゴリズム等の
適否は慎重な検討が必要である.このため,海洋降水システム内における雲物理過程の理解進展なら
びに「みらい」新レーダー観測による偏波パラメータ検証を目的として,上空の降水粒子を直接観測
可能な雲粒子ゾンデ(HYVS:HYdrometeor VIdeo Sonde)を用いた観測を実施したので,その観測概要
および初期観測例を報告する.
2.HYVIS 観測概要
HYVIS は気象研究所の協力の下で明星電気㈱により開発された特殊ゾンデであり,近年では京都大学
防災研究所の支援の下で改良が続けられている.HYVIS 送信機は,大型気球(1200g)に吊るされ雲内
を上昇する際にゾンデ内に流入した降水粒子をカメラフィルムで受け,これを 2 つの CCD カメラ(接
写レンズおよび顕微レンズ)撮影可能とする観測システムである.カメラフィルムは一定時間(10 秒)
毎に巻き上げられ,次々と得られる撮影画像はビデオ信号として送信され,上空の高度,気温,湿度,
風向風速など気象データと共に船上で受信される.2014 年度には MR14-04(Leg.1)
西部北太平洋域(2014
年 7 月 9-15 日)に 5 回,および MR14-05 北極海域(2014 年 8 月 31 日-10 月 10 日)に 10 回の HYVIS
観測を実施した.
3.初期観測例
西部北太平洋 MR14-04(Leg.1)航海における HYVIS 観測例を図 1 および 2 に示す.HYVIS 観測時にお
ける上空の気温,湿度(図 1 左図)および東西風速,南北風速(図 1 右図)から,高度 1-2 km には非
常に湿潤な南西強風域があり,上空に向かって乾湿層が断続的に観測されている.HYVIS 顕微画像(図
2)によると,最下層(600 m)では直径数 10μの霧雨が多数観測されている(①a)が,湿潤層上端付
近(2000 m)は数 100μの雨粒が濃密に存在している(①b)ことが分かる.また,融解層(約 5 km)
より上空の高度 8000-9000m 付近ではでは砲弾型(②)や角板型(③)の雪結晶が観測されている.
このような雨粒や氷粒,雪結晶,氷晶が北極航海(MR14-05)でも多数観測されており,「みらい」
新レーダー観測による偏波パラメータ(図略)等と比較検討が鋭意進められている.
4.今後の予定
現在のところ取得された HYVIS データ数が極めて限られており,スナップショット毎の解析となっ
ているが,陸上 HYVIS 観測で用いられている(半)自動粒子形状測定アルゴリズムも利用することに
より,当初目的であるレーダー観測偏波パラメータとも比較可能な HYVIS データセット構築を行う予
定である.また,2014 年度は中緯度および北極域の航海のみであったが,2015 年度インド洋航海
(MR15-04)では「熱帯」海洋降水システムに対する HYVIS 観測データの多数取得が期待できることか
ら,これらの気候学的比較研究も進めることとしたい.
謝辞
本観測に用いた HYVIS システムは科学研究費字補助金(研究課題番号:22226010, 研究代表者:京都
大学防災研究所 中北英一教授)により改良されたものであり,本観測への利用を承諾して頂きました
関係者の皆さまに感謝致します.
図1 2014 年 7 月 13 日 2240Z における高
層ゾンデ(明星 RS-06G)観測データの鉛
直プロファイル.左図は気温および湿度,
右図は東西および南北風速を示す.①,
②,および③で記した陰影域は,HYVIS
観測により得られた降水粒子(図 2)の
存在高度を示す.
図2
2014 年 7 月 13 日 2240Z 観測におい
て,HYVIS 顕微カメラにより得られた降
水粒子画像.①a,①b,②,および③の
各画像は各々高度約 600 m,2000 m,8700
m,および 9200 m で撮影されたもので,
図 1 の陰影高度①,②,および③に対応
する.①a および①b の雨粒は粒径約数
10μから数 100μに相当する
(画像スケー
ルは②内に記載).また,②には砲弾型,
③には角板型と分類可能な雪結晶が撮影
されているが,正確な結晶分類には更に
詳細な解析が必要である.
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