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• 台風の発生機構に関する観測及び数値実験

論文 【 表示 ／ 非表示 】

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• Stationary and Transient Asymmetric Features in Tropical Cyclone Eye with Wavenumber-one Instability: Case Study for Typhoon Haishen (2020) with Atmospheric Motion Vectors from 30-second Imaging

  Takeshi Horinouchi, Satoki Tsujino, Masahiro Hayashi, Udai Shimada, Wataru Yanase, Akiyoshi Wada, Hiroyuki Yamada

  Monthly Weather Review ( American Meteorological Society )  151 ( 1 ) 253 - 273   2022年10月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  Abstract Dynamics of low-level flows in the eye of Typhoon Haishen (2020) in its late phase of intensification are investigated with a special rapid-scan observation of the Himawari-8 geosynchronous satellite conducted every 30 seconds. This is accomplished by deriving storm-relative atmospheric motion vectors at an unprecedentedly high spatiotemporal resolution by tracking clouds across five consecutive visible-light reflectivity. The overall low-level circulation center was situated several kilometers away from the storm center defined in terms of the inner edge of the lower part of eyewall clouds. The shift direction is rearward the storm translation, consistently with a numerical study of tropical cyclone (TC) boundary layer. Over the analysis period of 10 hours, azimuthal-mean tangential wind around this center was increased at each radius within the eye, and the rotational angular velocity was nearly homogenized. The instantaneous low-level circulation center is found to orbit around the overall circulation center at distances around 5 km. Its orbital angular speed was close to the maximum angular speed of azimuthal-mean tangential winds. This rotating transient disturbance is found to transport angular momentum inward, which explains the tangential wind increase and the angular velocity homogenization in the eye. These features are consistent with an algebraically growing wavenumber-1 barotropic instability, whose impact on TC structures has not been explored. This instability enhances wavenuber-1 asymmetry in ring shaped vorticity, which can be induced by various processes such as translation, environmental shear, and exponential barotropic instability. Therefore, it may appear broadly in TCs to affect wind distribution in their eyes.

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• Deep Eye Clouds Observed in Tropical Cyclone Trami (2018) during T-PARCII Dropsonde Observations

  伊藤 耕介, 山田 広幸, 坪木 和久

  Journal of the Atmospheric Sciences ( American Meteorological Society )  79 ( 3 ) 683 - 703   2021年12月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  <jats:title>Abstract</jats:title> <jats:p>The sporadic formation of short-lived convective clouds in the eye of Tropical Cyclone (TC) Trami (2018) is investigated using dropsonde data and simulation results from a coupled atmosphere–ocean model. According to the satellite data, top height of the convective clouds exceeds 9 km above mean sea level, considerably taller than that of typical hub clouds (2–3 km). These clouds are located 10–30 km away from the TC center. Hence, these convective clouds are called deep eye clouds (DECs) in this study. The dropsonde data reveal increase in relative humidity in the eye region during the formation of DECs. Short-lived convective clouds are simulated up to the middle troposphere in the eye region in the coupled model.</jats:p> <jats:p>Investigation of thermodynamic conditions shows a weakened low-level warm core and associated favorable conditions for convection in the eye region during the formation of DECs. DECs are formed after the weakening and outward displacement of convective heating within the eyewall. To elucidate the influence of the changes in convective heating within the eyewall on the formation of DECs, we calculate secondary circulation and associated adiabatic warming induced by convective heating within the eyewall using the Sawyer–Eliassen equation. In the eye region, weakenings of subsidence and associated vertical potential temperature advection are observed as DECs are formed. This suggests that the weakening and outward displacement of convective heating within the eyewall create favorable conditions for the sporadic formation of DECs.</jats:p>

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    CiNii Research

• Mammatus‐Like Echo Structures Along the Base of Upper‐Tropospheric Outflow‐Layer Clouds of Typhoons Observed by Cloud Radar

  Tadayasu Ohigashi, Kazuhisa Tsuboki, Taro Shinoda, Haruya Minda, Moeto Kyushima, Hiroyuki Yamada, Hironori Iwai

  Geophysical Research Letters ( American Geophysical Union (AGU) )  48 ( 19 )   2021年10月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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• Domain knowledge integration into deep learning for typhoon intensity classification

  Maiki Higa, Shinya Tanahara, Yoshitaka Adachi, Natsumi Ishiki, Shin Nakama, Hiroyuki Yamada, Kosuke Ito, Asanobu Kitamoto, Ryota Miyata

  Scientific Reports ( Springer Science and Business Media LLC )  11 ( 1 )   2021年06月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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  <title>Abstract</title>In this report, we propose a deep learning technique for high-accuracy estimation of the intensity class of a typhoon from a single satellite image, by incorporating meteorological domain knowledge. By using the Visual Geometric Group’s model, VGG-16, with images preprocessed with fisheye distortion, which enhances a typhoon’s eye, eyewall, and cloud distribution, we achieved much higher classification accuracy than that of a previous study, even with sequential-split validation. Through comparison of t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE) plots for the feature maps of VGG with the original satellite images, we also verified that the fisheye preprocessing facilitated cluster formation, suggesting that our model could successfully extract image features related to the typhoon intensity class. Moreover, gradient-weighted class activation mapping (Grad-CAM) was applied to highlight the eye and the cloud distributions surrounding the eye, which are important regions for intensity classification; the results suggest that our model qualitatively gained a viewpoint similar to that of domain experts. A series of analyses revealed that the data-driven approach using only deep learning has limitations, and the integration of domain knowledge could bring new breakthroughs.

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• Inner‐Core Wind Field in a Concentric Eyewall Replacement of Typhoon Trami (2018): A Quantitative Analysis Based on the Himawari‐8 Satellite

  S. Tsujino, T. Horinouchi, T. Tsukada, H.‐C. Kuo, H. Yamada, K. Tsuboki

  Journal of Geophysical Research: Atmospheres ( American Geophysical Union (AGU) )  126 ( 7 )   2021年04月 [ 査読有り ]

  掲載種別: 研究論文（学術雑誌）

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著書 【 表示 ／ 非表示 】

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• 世界気象カレンダー2019

  山田　広幸 ( 担当: 単著 , 担当範囲: 10月「日本初! 台風の目の航空機観測」 )

  ジャムハウス  2018年10月 ( ページ数: 28 )

• 台風についてわかっていることいないこと : ようこそ、そらの研究室へ

  筆保 弘徳, 山田 広幸, 宮本 佳明, 伊藤 耕介, 山口 宗彦, 金田 幸恵 ( 担当: 単著 )

  ベレ出版  2018年

• 複合要因により強大化する台風被害の実態解明と減災に向けて : 台風研究会

  複合要因により強大化する台風被害の実態解明と減災に向けて, 山田 広幸, 京都大学防災研究所 ( 担当: 単著 )

  京都大学防災研究所  2017年

• 複合要因により強大化する台風被害の実態解明と減災に向けて : 台風研究会 = Clarification and prevention of typhoon disasters

  山田 広幸, 京都大学防災研究所, 複合要因により強大化する台風被害の実態解明と減災に向けて ( 担当: 単著 )

  京都大学防災研究所  2017年

• Nature in the Ryukyu Archipelago: Coral Reefs, Biodiversity, and Natural Environment

  山田　広幸 ( 担当: 単著 , 担当範囲: Weather and clouds in the Ryukyu Archipelago )

  ■■■  2015年03月 ( 担当ページ: p.122-127 )

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MISC（その他業績・査読無し論文等） 【 表示 ／ 非表示 】

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• 前線通過時のドップラーライダーによる強風観測

  丸山 敬, 竹見 哲也, 山田 広幸, 山口 弘誠

  京都大学防災研究所年報. B ( 京都大学防災研究所 )  64 ( B ) 131 - 136   2021年12月

   

  CiNii Research

• ドップラーライダーによる前線通過時の強風観測

  丸山 敬, 竹見 哲也, 山田 広幸, 山口 弘誠

  日本風工学会年次研究発表会・梗概集 ( 一般社団法人 日本風工学会 )  2021 ( 0 ) 91   2021年

   

  DOI CiNii Research

• 非静力学モデルによるフィリピン来襲台風の降水予測可能性

  和田 章義, 嶋田 宇大, 山田 広幸

  台風研究会：大規模・広域・複合台風災害の発生要因の理解と減災に向けて   30K-03   53 - 58   2019年

   

  CiNii Research

• 台風の眼の貫通飛行による中心気圧のドロップゾンデ観測

  坪木和久, 山田広幸, 高橋幸弘, JOU Ben J.-D., 篠田太郎, 大東忠保, 山口宗彦, 久保田尚之, 伊藤耕介, 中澤哲夫, 長浜則夫, 清水健作, 加藤雅也, 金田幸恵, 吉岡真由美, 高橋暢宏

  日本気象学会大会講演予稿集(CD-ROM)   ( 115 )   2019年

   

  J-GLOBAL

• T-PARCIIのドロップゾンデ観測と気象庁全球予測システムを用いた台風Trami(2018)を対象とする観測システム実験

  山口宗彦, 石橋俊之, 中澤哲夫, 伊藤耕介, 伊藤耕介, 山田広幸, 大東忠保, 清水健作, 長浜則夫, 久保田尚之, 高橋幸弘, 加藤雅也, 金田幸恵, 吉岡真由美, 篠田太郎, 高橋暢宏, 坪木和久

  日本気象学会大会講演予稿集(CD-ROM)   ( 116 )   2019年

   

  J-GLOBAL

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研究発表等の成果普及活動 【 表示 ／ 非表示 】

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• 2016年8月に出現した「モンスーン渦」の特徴

  山田 広幸

  台風研究会　激甚化する台風災害の要因解明と減災へ向けて  2018年  -  2018年   

  CiNii Research

• <一般研究集会(課題番号: 28K-05)>複合要因により強大化する台風災害の実態解明と減災に向けて

  山田 広幸

  京都大学防災研究所年報. A  1900年01月  -  1900年01月   

科研費獲得情報 【 表示 ／ 非表示 】

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• 東シナ海の大気海洋変動に伴う集中豪雨発生のメカニズム解明

  新学術領域研究（研究領域提案型）

  課題番号: 22H04490

  研究期間: 2022年04月  -  2024年03月 

  代表者: 山田広幸 

  直接経費: 18,400,000（円）  間接経費: 5,520,000（円）  金額合計: 23,920,000（円）

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  梅雨期の東シナ海では、海面付近の南寄りの風と、対流圏上層の北寄りの風で構成される大気循環が発生する。この大気循環の強まりが梅雨前線帯での集中豪雨の発生に寄与すると考えられる。本研究では、大気循環の運動学的、熱力学的な変動のメカニズムを、日変化の時間スケールで解明することを目的とする。南西諸島における高頻度のラジオゾンデ高層観測と、高頻度の静止衛星雲画像から得られる大気追跡風を用いた解析により、日変化の実態を明らかにする。この観測データをもとに、大気海洋結合モデルを用いた数値シミュレーションを実施し、東シナ海における大気循環の短時間変動による集中豪雨の発生メカニズムを明らかにする。

• 航空機観測によるスーパー台風の力学的・熱力学的構造と強化プロセスの解明

  基盤研究(S)

  課題番号: 21H04992

  研究期間: 2021年07月  -  2026年03月 

  代表者: 坪木 和久 

  直接経費: 145,500,000（円）  間接経費: 189,150,000（円）  金額合計: 43,650,000（円）

• 航空機観測によるスーパー台風の力学的・熱力学的構造と強化プロセスの解明

  基盤研究(S)

  課題番号: 21H04992

  研究期間: 2021年07月  -  2026年03月 

  代表者: 坪木 和久 

  直接経費: 145,500,000（円）  間接経費: 189,150,000（円）  金額合計: 43,650,000（円）

• 台風等に対する航空機搭載フェーズドアレイ気象レーダによる観測システムの構築

  基盤研究(C)

  課題番号: 19K03973

  研究期間: 2019年04月  -  2022年03月 

  代表者: 高橋 暢宏, 山田 広幸, 牛尾 知雄, 金田 幸恵 

  直接経費: 3,300,000（円）  間接経費: 4,290,000（円）  金額合計: 990,000（円）

  　概要を見る

  初年度の計画として、航空機搭載のマルチパラメータ・フェーズドアレイレーダの観測要求およびシステム設計を行うことと、既存の観測（人工衛星搭載レーダおよび地上のマルチパラメータ・フェーズドアレイレーダ）を用いた雲物理量・運動場に関する解析研究を計画している。 観測シミュレーションシステムの構築に用いる台風の3次元データを数値雲モデル（CReSS）を用いて実施した。 台風観測におけるレーダへの要求条件の整理に関して、地上レーダを用いた台風内の風速場を再現する研究を行い航空機搭載レーダのドップラー速観測に対する要求を明らかにした。 これらを要求をもとに、既存の地上のフェーズドアレイ気象レーダの諸元（研究協力者のメーカ情報）および、航空機へのレーダ搭載性（研究協力者の航空機事業者による）から、航空機搭載レーダのアンテナのサイズや走査、送信出力などの性能を定めた。そのレーダの性能を用いて、台風観測による飛行経路と観測可能範囲および感度についての検討を行った。次年度の研究の前倒しして、台風の目を中心とした同心円の飛行パターンを想定して観測シミュレーションを行った。特に、飛行経路（航空機の軌跡）の決定と走査パターンからレーダビームの位置の決定を行うところが、実際の観測実験を想定した観測シミュレーションシステムの基本技術になる。今回は、簡易的な降水システムを想定し、観測シミュレーションで的確に観測できることを確認した。さらに、台風観測において観測性能を保てる観測半径を評価した。 また、台風内の温度構造や降水粒子タイプの分布は台風の発達に重要であることから、人工衛星搭載レーダの観測データを用いて、固体層と液体層を分離する手法を開発した。また、地上設置のマルチパラメータレーダを用いて既存論文に基づく降水粒子タイプの分類手法を評価した。

• 台風等に対する航空機搭載フェーズドアレイ気象レーダによる観測システムの構築

  基盤研究(C)

  課題番号: 19K03973

  研究期間: 2019年04月  -  2022年03月 

  代表者: 高橋 暢宏, 山田 広幸, 牛尾 知雄, 金田 幸恵 

  直接経費: 3,300,000（円）  間接経費: 4,290,000（円）  金額合計: 990,000（円）

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  初年度の計画として、航空機搭載のマルチパラメータ・フェーズドアレイレーダの観測要求およびシステム設計を行うことと、既存の観測（人工衛星搭載レーダおよび地上のマルチパラメータ・フェーズドアレイレーダ）を用いた雲物理量・運動場に関する解析研究を計画している。 観測シミュレーションシステムの構築に用いる台風の3次元データを数値雲モデル（CReSS）を用いて実施した。 台風観測におけるレーダへの要求条件の整理に関して、地上レーダを用いた台風内の風速場を再現する研究を行い航空機搭載レーダのドップラー速観測に対する要求を明らかにした。 これらを要求をもとに、既存の地上のフェーズドアレイ気象レーダの諸元（研究協力者のメーカ情報）および、航空機へのレーダ搭載性（研究協力者の航空機事業者による）から、航空機搭載レーダのアンテナのサイズや走査、送信出力などの性能を定めた。そのレーダの性能を用いて、台風観測による飛行経路と観測可能範囲および感度についての検討を行った。次年度の研究の前倒しして、台風の目を中心とした同心円の飛行パターンを想定して観測シミュレーションを行った。特に、飛行経路（航空機の軌跡）の決定と走査パターンからレーダビームの位置の決定を行うところが、実際の観測実験を想定した観測シミュレーションシステムの基本技術になる。今回は、簡易的な降水システムを想定し、観測シミュレーションで的確に観測できることを確認した。さらに、台風観測において観測性能を保てる観測半径を評価した。 また、台風内の温度構造や降水粒子タイプの分布は台風の発達に重要であることから、人工衛星搭載レーダの観測データを用いて、固体層と液体層を分離する手法を開発した。また、地上設置のマルチパラメータレーダを用いて既存論文に基づく降水粒子タイプの分類手法を評価した。

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