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第 222回 大気海洋物理学・気候力学セミナー のおしらせ

日　時： 10月 13日(木) 午前 09:30
場　所： 低温科学研究所 3階 講堂

発表者： 川島 正行（低温科学研究所/助教)
\\Masayuki Kawashima　（ILTS assistant professor)
題　目： 寒冷前線降雨帯における水平シア不安定についての数値実験
\\Numerical study of horizontal shear instability waves along narrow cold frontal rainbands

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寒冷前線降雨帯における水平シア不安定についての数値実験
\\Numerical study of horizontal shear instability waves along narrow cold frontal rainbands
\\ (川島 正行\\Masayuki Kawashima) 発表要旨 :

寒冷前線に伴う降雨帯は,しばしば波長数km〜数十kmの波状構造を示すこと
が知られており、多くの研究で地上付近の寒冷前線に伴う水平シア流の力学的
不安定（水平シア不安定）をその成因として挙げている. しかし、寒冷前線は
水平シアと同時に鉛直シアも局所的に大きくなっているなど複雑な構造をもつ
ため、不安定波の性質は単純な平行シア流のものとは異なると考えられる.
本研究では、前線面における局所的な鉛直シアの効果に着目し、寒冷前線に
おける水平シア不安定波の環境場パラメータ（前線に直交する下層風鉛直シア、
前線における水平シア強度）依存性について非静力学モデルを用いた理想化
した数値実験により調べた.
  　実験から、寒冷前線面における局所的な鉛直シアが水平シア不安定波を抑
制する効果を持つことが分かった。前線に直交する成分の環境風の鉛直シアが
弱い場合には、前線面における局所的な鉛直シアが強くなり、不安定波の
成長率は小さく、波は強くダンプされたものになる.
　　局所的な鉛直シアは寒冷前線先端からの距離とともに大きくなる
（前線面がより水平になることと対応). このため、前線と直交する方向の
減衰距離が長い波長の長い波ほど、局所的な鉛直シアにより強く抑制される.
　
前線にともなう水平シア強度を変えた実験では、粘性がある場合の平行シア
流の場合(＝レイノルズ数の増大とともに成長率が最大となる波長は減少
する）とは逆に、水平シアが強くなるほど初期に卓越する波長は長くなったが、
これは水平シアに対する局所的な鉛直シアの大きさが相対的に小さくなるため
と考えられる.
　　領域大気モデル(WRF)を用いた寒冷前線降雨帯の観測事例の再現実験
も行ったので、その結果についても紹介する。

　The effects of variations in low-level ambient vertical shear
and horizontal shear on the alongfront variability of narrow
cold frontal rainbands (NCFRs) that propagate into neutral and
slightly unstable environments are investigated through a series
of idealized cloud-resolving simulations.
　The growth rate and amplitude of the HSI wave decrease significantly
as the vertical shear of the ambient cross-front wind is reduced.
These decreases are a consequence of the enhancement of the low-level
local vertical shear immediately behind the leading edge. The strong
local vertical shear acts to damp the vorticity edge wave on the cold
air side of the shear zone, thereby suppressing the growth of the HSI
wave through the interaction of the two vorticity edge waves.
It is also noted that the initial wavelength of the HSI wave increases
markedly with increasing horizontal shear. The local vertical shear
around the leading edge is shown to damp long HSI waves more strongly
than short waves, and the horizontal shear dependency of the
wavelength is explained by the decrease in the magnitude of the vertical shear
relative to that of the horizontal shear.
　Results of numerical simulations of an observed NCFR using a
regional model(WRF) will also be presented.

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