JRA-3Qを利用した、香川県内海における記録的大雨(1976年9月11日)の解析-2

2023年10月15日 13:41

前記事では、香川県小豆島で記録的な大雨となった1976年9月11日の事例について、雨量の観測値や当時の天気図を示して気象や災害の状況を確認しました。さらに気象庁第３次長期再解析(以下、JRA-3Qと略)を利用した等圧面天気図を作成し、この日の総観場を考察し、台風が屋久島付近の海上で停滞したこと、日本海西部から東北地方へのびる前線が強化し、また四国の南海上から四国付近に暖かく湿った空気が継続的に流れ込んでいることがわかりました。
今回の記事では、JRA-3Qのモデル格子データ（地表面解析値、2次元物理量平均値）を利用して、地上解析を中心に考察し、この大雨発生時の気象状況について考察します。天気図作成に利用したPythonのコードも提供します。
なお、JRA-3Qは1947年9月から現在までを対象とした気象庁が作成している再解析です。この記事作成で使用したデータは、文部科学省の補助事業により開発・運用されているデータ統合解析システム(DIAS)から取得しています。

JRA-3Q 地上面解析値(anl_surf)の読込

JRA-3Qのモデル格子データの地上面解析値のDIASに保存されているGRIB2ファイル名は、anl_surf.YYYYMMDDHH 、YYYYMMDDHHは年月日時(UTC)）です。
です。このGRIB2には、表３の通り、11のパラメータが保存されています。

pygribを利用してこのGRIB2を読み込み、パラメーター指定してデータを抽出する際に、露点差には残念ながらshort nameがなく、long nameを指定する必要があります。下で示すコードの中では、読み込むパラメーターの指定を short name のListで指定しますが、露点差のshort nameを"2ttd"として、指定することができるようにしています。

また、この地表面解析のGRIB2には、2つの不明なデータも格納されていました。コード上では、これら不明なデータを扱わないようにするために、"parameterUnits"と"parameterName"が同じであることを利用して、次のif文を加えています。

import pygrib
## GRIB2を読み込む
grbs = pygrib.open(jra3q_file_name)
for g in grbs:
    # 不要なデータを扱わないためのif文
    if g['parameterUnits'] != g['parameterName']:
        # 以下、パラメータの読み込み関連の処理

JRA-3Q 2次元物理量平均値(fcst_phy2m)の読込

RA-3Qのモデル格子データの2次元物理量平均値のDIASに保存されているGRIB2ファイル名は、fcst_phy2m.YYYYMMDDHH 、YYYYMMDDHHは年月日時(UTC)）です。このGRIB2には、多くのパラメータが保存されています。詳しくは、このフォーマット資料4.14をご確認ください。ここでは、「降水強度の合計値（単位：kg m-2 s-1)」を読み込みます。天気図作成では、1時間降水量に変換して描画しています。

JRA-3Qを利用した気象庁のFAX天気図と似たよう天気図を作図するJupyter Notebookのコードを下に提供します。コードの説明は省略します。これまでの記事やコード中のコメントを参考にしてください。ご質問があれば、コメントいただければ可能な範囲で対応いたします。このコードを利用して、以下で示す図10と11を作成しています。
なお、コードで想定しているデータの配置は、./Data　以下をDIASと同じとしています。

地上面解析値などを利用したJRA-3Qの地上天気図

図10に、カラーでシアパラメータ、黒実線で海面更正気圧、緑線で気温、矢羽で風を示しました。シアパラメータは、「相対渦度 - 発散」の値と定義しています。低気圧循環が強く、収束が大きいほど、この値は大きくなります。シアを解析する際の参考となる値と言えるでしょう。図10から、山陰沿岸でこのシアパラメータの値が比較的大きな値となっていて、シアが解析できます。このシア北側では北東風、南側では南南西風となっています。この日、シアが山陰沿岸付近に停滞していることがわかります。

このシア近傍では、等温度線の集中は明瞭ではありません。03時に北海道襟裳岬付近にある低気圧が東北東進しています。この中心から東日本へのびる前線においては等温度線の集中帯がみられますが、西日本付近では不明瞭です。

図10　地上の海面更正気圧・気温・風・シアパラメータの天気図
カラー：シアパラメータ、黒実線：海面更正気圧、緑線：気温、矢羽：風
1976年9月11日3時から21時

図11では、JRA-3Qの平均降水強度予測の1時間降水量換算値、地上の相当温位、海面更正気圧、風を示します。相当温位に注目すると、345Kの線が03時に西日本太平洋側沿岸にあり、15時にかけて北上して西日本日本海側沿岸に達しています。これに伴い、この日は等相当温位線の集中が、日本海側沿岸で強まっています。

降水の予想では、03時は紀伊水道から南へ北緯23度付近にのびる降水域がありますが、次第に不明瞭となっています。地上の風系を細かく見ると、紀伊半島の南から紀伊水道にかけて風向は南東となっています。停滞した台風と太平洋高気圧の間を北上する温かく湿った空気が、紀伊水道に入って淡路島と徳島県の間にある鳴門海峡を通り、小豆島の東部に流れ込みやすい風系が長時間続いた可能性がうかがえます。

図11　地上の海面更正気圧・相当温位・風・1時間雨量(予測値)の天気図
カラー：1時間雨量(予測値)、黒線：海面更正気圧、赤線：相当温位、矢羽：風
1976年9月11日3時から21時

以上のことから、西日本では地上の前線はJRA-3Qからは明瞭ではないようですが、非常に温かく湿った空気(相当温位345から357K)が流れ込んだことにより、小豆島で記録的な大雨となったこの日は、等相当温位線が山陰沿岸で集中して、前述のシアの位置ともほぼ一致し、梅雨前線と同様な水蒸気前線が形成・強化されたと推定できそうです。

今回は地上天気図を作成して考察しました。次回は、JRA-3Qを利用してQベクトルの天気図や鉛直断面図を作成して、大気の立体構造や安定度について考察を進めていく予定です。

この記事が気に入ったらサポートをしてみませんか？