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研究

研究トピックス

線状降水帯や梅雨前線付近の気象擾乱

九州地方はその地理的および気象学的環境条件から、梅雨期に集中豪雨が数多く発生します。メソスケール現象というのは水平スケールが2,000kmから2kmまでの気象現象を含んでいて、さらに3つのサブグループ(メソα、メソβ、メソγ)に分類されます。梅雨前線付近の気象擾乱で重要なのは、メソβスケール(水平スケール200km～20km)の擾乱であり、それらの発生要因の研究を行っています。

例えば、2017年7月九州北部豪雨をもたらした線状降水帯のシミュレーション研究では、これまでの線状降水帯とはその発生環境場の点で大きく異なっており、①日本海上で停滞した総観スケール高気圧のブロッキング効果が重要であること、また背振山系などの周囲の山岳よりもむしろ②地表面加熱によるメソスケール前線の形成・強化が重要であることがわかりました。発生の約20時間以上前からシミュレーションを開始しているので、現在の技術水準でもシミュレーションの高解像度化を行えば，今回のような線状降水帯を適切に予測できた可能性があります。

台風や爆弾低気圧と大規模循環の相互作用

台風や爆弾低気圧（急速に発達する温帯低気圧）代表的な総観規模擾乱です。両者の擾乱はともに直接的な気象・海象災害をもたらすだけではなく、対流圏上層に強い発散場を形成することによって、定常波（ロスビー波）を励起して遠隔影響をもたらすポテンシャルをもっています。

実際に、日本の南方に存在する台風の遠隔影響で日本付近の梅雨・秋雨前線が活発化することが報告されています。また、ロスビー波束の遠方への伝播は、異常気象の原因となるブロッキング現象や成層圏突然昇温発生の引き金となる可能性もあります。再解析データ等の解析や、大気大循環モデル・領域気象モデルを用いた数値実験に基づいてこれらの相互作用を明らかにし、短期天候予測の改善ならびに減災・防災に貢献していきます。

モンスーン循環と異常気象

モンスーン循環とは季節によって風系が反転する循環のことです。このモンスーン循環は対流圏の大気大循環を特徴づける一大システムであると同時に、アジアモンスーンやオーストラリアモンスーンなど各地域で特徴的な循環システムが存在しています。人口が集中しているモンスーン地域は大規模気象災害に脆弱であり、モンスーン変動は洪水や旱魃による広域的な人的被害・農作物被害などをもたらすため、実用的な災害予測が社会から要請されています。

地球観測衛星によるリモートセンシング、数値モデルやデータ同化手法の急速な発展、そして様々な観測プロジェクトにより、モンスーンシステムの多面的な動態が明らかになりつつありますが、モンスーンシステムの揺らぎをもたらす、大気陸面相互作用並びに大気海洋相互作用が複雑に絡み合った現象を紐解いていく試みが益々必要とされています。研究室では、モンスーン変動と関連する異常気象のメカニズムの解明を目指しています。

グローバル気候変動と予測可能性

季節から数年、十年といった近未来の気候変動に対する高精度予測は、防災・減災といった社会経済的な政策決定において重要な基盤情報になります。このような情報の信頼度を高めるために、日々の天候の移り変わりを予測する天気予報と似たような原理で観測データを気候モデルに融合する（初期値化）技術を活用して、大気とともに海洋や海氷、陸面の状況も含めて、全球スケールでの気候の揺らぎを何年も先まで予測する研究に取り組んでいます。

こうした取り組みは、近年のスーパーコンピュータの高性能化や気候モデルの高度化、観測データ網の発達によって可能になってきました。地球温暖化に加えて、エルニーニョ現象や太平洋十年規模振動、大西洋数十年規模振動といった全球スケールの気候に揺らぎを与える様々な変動現象のメカニズムを解明することや、実際の予測情報における不確実性の評価とその要因分析に取り組み、そうした変動現象に対する予測可能性の理解を目指しています。

研究プロジェクト

ハビタブル日本（FY2024-FY2028）
- 熱帯・極域と双方向作用する中緯度域の気候変動と将来変化
熱帯の卓越気候変動と日本付近の顕著気象現象の結びつきを中長期変調させる要因は何か（FY2024-FY2027）
メガストームと梅雨がもたらす極端気象・海象災害ハザードの近未来予測研究（FY2024-FY2026）
最新ゾンデ観測と数値モデルによる雷を伴う豪雨と伴わない豪雨のメカニズム解明（FY2023-FY2025）
気候変動予測先端研究プログラム（FY2022-FY2026）

▶️ 以前の研究プロジェクト

広範囲の豪雨をもたらす多重バック・ビルディング型線状降水帯の普遍的モデルの構築（FY2022-FY2024）
メガストームに係る災害ハザードの近未来予測研究（FY2020-FY2024）
変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用hotspot（FY2019-FY2023）
- 台風・爆弾低気圧の予測可能性とスケール間大気海洋相互作用
- 中緯度域の気候変動のメカニズム解明と予測可能性
梅雨前線帯の多種スケール階層構造に存在するスケール間相互作用の解明（FY2018-FY2020）
降水雲内の帯電電荷を測定する400MHz帯ラジオゾンデ搭載用の新型センサーの開発（FY2018-FY2020）
統合的気候モデル高度化研究プログラム（FY2017-FY2021）
大洋間結合の視点から西太平洋気候と熱帯低気圧活動の十年変動プロセスに新知見を創出（FY2017-FY2022）
激甚化する台風・爆弾低気圧起源の災害ハザード予測研究（FY2016-FY2019）

（2019年度以降のみ掲載）

コラム「中緯度大気海洋相互作用に挑む」

「ハビタブル日本」や前身の「hotspotプロジェクト」は、100名を超える研究者が参加する大きなプロジェクトです。黒潮や黒潮続流は低緯度海域から中緯度海域に多量の熱を輸送していて、東アジアモンスーンとの相互作用では海面から多量の熱・水蒸気を大気へ供給することで、災害をもたらす様々な大気擾乱が日本付近で発生・発達します。このようなアジア大陸東岸における大規模大気海洋相互作用は世界的にみても稀有な現象であるにも関わらず、多くの謎に包まれています。大気や海洋、生態系の研究者たちが集うAll Japanの体制で、現場観測と数値シミュレーションなどの多角的なアプローチからそれらの謎の解明に取り組んでいます。

コラム「メガストーム情報データベース」

台風と爆弾低気圧のデータで構成される「メガストーム情報データベース」を構築、公開しています。いずれも甚大な被害をもたらす巨大ストームですが、その内部構造や発達メカニズムは大きく異なっていて、ストーム起源の気象・海象災害にも違いが反映されています。それらの違いを正しく理解するためのデータセット整備は、災害軽減の観点からも重要です。

そのほか、

査読付き論文

■ 2025年

Wu, J., R. Kawamura, T. Mochizuki, T. Kawano, 2025, Response of tropical cyclone-related precipitation during boreal summer season over East Asia to pseudo-global-warming climates, International Journal of Climatology, https://doi.org/10.1002/joc.70201
Fujiwara, K., K. Maruno, N. Yoshida, R. Kawamura, 2025, Monsoon gyres over the western North Pacific in mid-summer on monthly and synoptic scales, Atmospheric Research, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2025.108517
Mochizuki, T., Y. Ando, 2025, Decadal modulation of summertime northwestern Pacific subtropical high linked to Indian Ocean basin warming, Climate, 13, https://doi.org/10.3390/cli13060106
Nakamura, Y., R. Kawamura, T. Kawano, T. Mochizuki, 2025, Breakdown and recovery of the eyewall of Super Typhoon Rai (2021) crossing the Philippine Islands, Weather and Cliamte Extremes, https://doi.org/10.1016/j.wace.2025.100763
Ando, Y., T. Mochizuki, 2025, Dominant contribution of Arctic sea ice cover to the bimodally interannual variation of the polar night jet in late November, Journal of Oceanography, https://doi.org/10.1007/s10872-025-00749-9
Hirata, H., R. Kawamura, M. Nonaka, 2025, Effects of a marine heatwave associated with the Kuroshio Extension large meander on extreme precipitation in September 2023. Scientific Reports, 15, https://doi.org/10.1038/s41598-025-88294-9
Kawano, T., R. Kawamura, 2025, Impact of Unusually High SSTs in the Southern Part of the Sea of Japan on Heavy Rainfall That Occurred in Noto, Japan, on 21 September 2024, Scientific Online Letters on the Atomsphere, 21, https://doi.org/10.2151/sola.2025-021

■ 2024年

Nishimura, H., R. Kawamura, X. Li, T. Kawano, T. Mochizuki, K. Ichiyanagi, K. Yoshimura, 2024, A triggering mechanism of quasi-stationary convective bands in the vicinity of southwestern Japan during the summer season as deduced from moisture origins, Atomspheric Research, 308, 107544, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2024.107544
Wu, J., R. Kawamura, T. Mochizuki, T. Kawano, 2024, Increasing WNP tropical cyclone-related extreme precipitation over East Asia during boreal summer associated with PDO shift, Weather and Climate Extremes, 100714, https://doi.org/10.1016/j.wace.2024.100714
Mochizuki, T., 2024, Interannual fluctuations and their low-frequency modulation of summertime heavy daily rainfall potential in western Japan, Atmosphere, 15(7), 814, https://doi.org/10.3390/atmos15070814
Mochizuki, T., 2024, Multi-year potential predictability of the wintertime heavy precipitation potentials in East Asia, Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2024GL108312
Fujiwara, K., R. Kawamura, M. Nonaka, 2024, Influence of the Kuroshio Large Meander on the intensity of a distant tropical cyclone: A case study of Typhoon Neoguri (2019), Scientific Online Letters on the Atmosphere, 20, 223-230, https://doi.org/10.2151/sola.2024-030
Hara, Y., K. Suzuki, T. Kawano, 2024, Quantitative Evaluation of Graupel Shape Observed by New Particle Imaging Radiosonde, Rainscope – A Case Study of a Convective Cloud on 25 June 2022, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 184-190, https://doi.org/10.2151/sola.2024-025
Takemura, K., S. Maeda, R. Kawamura, 2024, An underlying factor of increasing early winter precipitation in the Hokuriku region of Japan in recent decades, Atmospheric Science Letters, https://doi.org/10.1002/asl.1229
Takemura, K., H. Sato, A. Ito, T. Umeda, S. Maeda, M. Hirai, Y. Tamaki, H. Murai, H. Nakamigawa, Y. N. Takayabu, H. Ueda, R. Kawamura, Y. Tanimoto, H. Naoe, M. Nonaka, T. Hirooka, H. Mukougawa, M. Watanabe, H. Nakamura, 2024, Preliminary diagnosis of primary factors for an unprecedented heatwave over Japan in 2023 summer, Scientific Online Letters on the Atmosphere, https://doi.org/10.2151/sola.2024-010
Li, X., R. Kawamura, K. Ichiyanagi, K. Yoshimura, 2024, Moisture sources and isotopic composition of the 2020 extraordinary and persistent Meiyu rainfall in the Yangtze River valley modulated by large-scale circulations, Atmospheric Research, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2023.107114

■ 2023年

Tsuchida, K., T. Mochizuki, R. Kawamura, T. Kawano, 2023, Interdecadal variations of radiative feedbacks associated with the El Niño and Southern Oscillation (ENSO) in CMIP6 models, Geophysical Research Letters, https://doi.org/10.1029/2023GL106127
Tsuchida, K., T. Mochizuki, R. Kawamura, T. Kawano, Y. Kamae, 2023, Diversity of lagged relationships in global means of surface temperatures and radiative budgets for CMIP6 piControl simulations, Journal of Climate, https://doi.org/10.1175/JCLI-D-23-0045.1
Oka, E., S. Sugimoto, F. Kobashi, H. Nishikawa, S. Kanada, T. Nasuno, R. Kawamura, M. Nonaka, 2023, Subtropical Mode Water south of Japan impacts typhoon intensity, Science Advances, https://doi.org/10.1126/sciadv.adi2793
Zhang, X., T. Mochizuki, 2023, Decadal modulation of ENSO and IOD impacts on the Indian Ocean upwelling, Frontiers in Earth Science, https://doi.org/10.3389/feart.2023.1212421
Fujiwara, K., R Kawamura, 2023, Impact of the extremely warm Gulf Stream on heavy precipitation induced by Hurricane Sandy (2012) during its extratropical transition, Weather and Climate Extremes, https://doi.org/10.1016/j.wace.2023.100568
Yoshida, N., R. Kawamura, T. Kawano, T. Mochizuki, S. Iizuka, 2023, Remote dynamic and thermodynamic effects of typhoons on Meiyu–Baiu precipitation in Japan assessed with bogus typhoon experiments, Weather and Climate Extremes, https://doi.org/10.1016/j.wace.2023.100578
Kawano, T., R. Yasukiyo, R. Kawamura, T. Mochizuki, 2023, A Projection of Future JPCZs by WRF Dynamical Downscaling Simulations based on MIROC6 ScenarioMIP ssp585, Scientific Online Letters on the Atmosphere, https://doi.org/10.2151/sola.2023-014
Li, X., R. Kawamura, K. Ichiyanagi, K. Yoshimura, 2023, Moisture sources and isotopic composition of a record-breaking heavy Meiyu-Baiu rainfall in southwestern Japan in early July 2020, Atmospheric Research, https://doi.org/10.1016/j.atmosres.2023.106693
Fujiwara, K., R. Kawamura, 2023, Intensification of a distant hurricane by warm-core eddies in the Gulf Stream in boreal fall, Atmospheric Science Letters, https://doi.org/10.1002/asl.1141

■ 2022年

Mochizuki, T., M. Watanabe, 2022, Atlantic impacts on subdecadal warming over the tropical Pacific in the 2000s, Frontiers in Climate, https://doi.org/10.3389/fclim.2022.1040352
Zhang, X., T. Mochizuki, 2022, Sea surface height fluctuations relevant to Indian summer monsoon over the northwestern Indian Ocean, Frontiers in Climate, https://doi.org/10.3389/fclim.2022.1008776
Kawano, T., R. Kawamura, 2022, Remote effect of Kuroshio warm SSTs in the East China Sea on heavy rainfall in southern Kyushu, Japan, on 3 July 2020, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 18, 205-210, https://doi.org/10.2151/sola.2022-033
Fujiwara, K., R. Kawamura, 2022, Appearance of a quasi-quadrennial variation in Baiu rainfall in southern Kyushu, Japan, after the beginning of this century, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 18, 181-186, https://doi.org/10.2151/sola.2022-029
Li, X., R. Kawamura, A. Sugimoto, K. Yoshimura, 2022, Isotopic composition and moisture sources of precipitation in midlatitude regions characterized by extratropical cyclones’ route, Journal of Hydrology, 612, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2022.128047
Suzuki, Y., R. Kawamura, T. Kawano, T. Mochizuki, 2022, Cascading effects of the Changbai Mountains on an extreme weather disaster in northern Japan in January 2021, Weather and Climate Extremes, 36, https://doi.org/10.1016/j.wace.2022.100439
Tsukijihara, T., R. Kawamura, 2022, Contributions of the climate regime shift and historical global warming to explosive cyclone activity around Japan according to large-ensemble simulations. International Journal of Climatology, 42, 1632-1644. https://doi.org/10.1002/joc.7324

■ 2021年

Fujiwara, K., R. Kawamura, 2021, Active role of sea surface temperature changes over the Kuroshio in the development of distant tropical cyclones in boreal fall, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 126, e2021JD035056, https://doi.org/10.1029/2021JD035056
Li, X., R. Kawamura, A. Sugimoto, K. Yoshimura, 2021, Estimation of water origins within an explosive cyclone over the Sea of Japan using an isotopic regional spectral model, Journal of Hydrometeorology, 22, 2825-2841, https://doi.org/10.1175/JHM-D-21-0027.1
Hirata, H., R. Kawamura, M. Nonaka, K. Tsuboki, 2021, Kuroshio-enhanced convective rainband associated with an extratropical cyclone in the cold season, Journal of the Meteorological Society of Japan, 99, 899-912, https://doi.org/10.2151/jmsj.2021-043
Iizuka, S., R. Kawamura, H. Nakamura, T. Miyama, 2021, Influence of warm SST in the Oyashio region on rainfall distribution of Typhoon Hagibis (2019), Scientific Online Letters on the Atmosphere, 17A, 21-28, https://doi.org/10.2151/sola.17A-004
Shinoda, Y., R. Kawamura, T. Kawano, H. Shimizu, 2021, Dynamical role of the Changbai Mountains and the Korean Peninsula in the wintertime quasi-stationary convergence zone over the Sea of Japan, International Journal of Climatology, 41, E602-E615, https://doi.org/10.1002/joc.6713

■ 2020年

Smith, D. M., A. A. Scaife, R. Eade, P. Athanasiadis, A. Bellucci, I. Bethke, R. Bilbao, L. F. Borchert, L.-P. Caron, F. Counillon, G. Danabasoglu, T. Delworth, F. J. Doblas-Reyes, N. J. Dunstone, V. Estella-Perez, S. Flavoni, L. Hermanson, N. Keenlyside, V. Kharin, M. Kimoto, W. J. Merryfield, J. Mignot, T. Mochizuki, K. Modali, P.-A. Monerie, W. A. Muller, D. Nicoli, P. Ortega, K. Pankatz, H. Pohlmann, J. Robson, P. Ruggieri, R. Sospedra-Alfonso, D. Swingedouw, Y. Wang, S. Wild, S. Yeager, X. Yang, L. Zhang, 2020, North Atlantic climate far more predictable than models imply, Nature, 583, 796-800, https://doi.org/10.1038/s41586-020-2525-0
Chikamoto, Y., Z. F. Johnson, S.-Y. Wang, M. J. McPhaden, T. Mochizuki, 2020, El Nino Southern Oscillation evolution modulated by the Atlantic forcing, Journal of Geophysical Research-Oceans, https://doi.org/10.1029/2020JC016318
Johnson, Z. F., Y. Chikamoto, S.-Y. Wang, M. J. McPhaden, T. Mochizuki, 2020, Pacific Decadal Oscillation remotely forced by the equatorial Pacific and the Atlantic Oceans, Climate Dynamics, 55, 789-811, https://doi.org/10.1007/s00382-020-05295-2
Kataoka, T., T. Tatebe, H. Koyama, T. Mochizuki, K. Ogochi, H. Naoe, Y. Imada, H. Shiogama, M. Kimoto, M. Watanabe, 2020, Seasonal to decadal predictions with MIROC6: Description and basic evaluation, Journal of Advances in Modeling Earth Systems, https://doi.org/10.1029/2019MS002035
Fujiwara, K., R. Kawamura, T. Kawano, 2020, Suppression of tropical cyclone development in response to a remote increase in the latent heat flux over the Kuroshio: A case study for Typhoon Chaba in 2010, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 16, 151-156, https://doi.org/10.2151/sola.2020-026
Kawano, T., R. Kawamura, 2020, Genesis and maintenance processes of a quasi-stationary convective band that produced record-breaking precipitation in northern Kyushu, Japan on 5 July 2017, Journal of the Meteorological Society of Japan, 98, 673-690, https://doi.org/10.2151/jmsj.2020-033
Kamamoto, R., K. Suzuki, T. Kawano, H. Hanado, K. Nakagawa, Y. Kaneko, 2020, Ground Validation of GPM DPR Algorithms by Hydrometeor Measurements and Polarimetric Radar Observations of Winter Snow Clouds: A Case Study on 4 February 2018, Scientific Online Letters on the Atmosphere, https://doi.org/10.2151/sola.2020-020
Fujiwara, K., R. Kawamura, T. Kawano, 2020, Remote thermodynamic impact of the Kuroshio Current on a developing tropical cyclone over the western North Pacific in boreal fall, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 125, e2019JD031356, https://doi.org/10.1029/2019JD031356

■ 2019年

Qian, Y., H. Murakami, M. Nakano, P.-C. Hsu, T. L. Delworth, S. B. Kapnick, V. Rammaswamy, T. Mochizuki, Y. Morioka, T. Doi, T. Kataoka, T. Nasuno, K. Yoshida, 2019, On the mechanisms of the active 2018 tropical cyclone season in the North Pacific, Geophysical Research Letters, 46, https://doi.org/10.1029/2019GL084566
Takahashi, T., S. Sugimoto, T. Kawano, K. Suzuki, 2019, Microphysical Structure and Lightning Initiation in Hokuriku Winter Clouds, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, https://doi.org/10.1029/2018JD030227
Tatebe, H., T. Ogura, T. Nitta, Y. Komuro, K. Ogochi, F. Saito, M. Abe, T. Takemura, K. Sudo, M. Sekiguchi, M. Chikira, S. Watanabe, M. Mori, N. Hirota, Y. Kawatani, T. Mochizuki, K. Yoshimura, K. Takata, R. O'ishi, D. Yamazaki, T. Suzuki, M. Kurogi, T. Kataoka, M. Watanabe, M. Kimoto, 2019, Description and basic evaluation of simulated mean-state, internal variability, and climate sensitivity in MIROC6, Geoscientific Model Development, https://doi.org/10.5194/gmd-2018-155
Hirata, H., R. Kawamura, M. Nonaka, K. Tsuboki, 2019, Significant impact of heat supply from the Gulf stream on a “super bomb” cyclone in January 2018, Geophysical Research Letters, 46, 7718-7725, https://doi.org/10.1029/2019GL082995
Smith, D. M., R. Eade, A. A. Scaife, L.-P. Caron, T. M. Delsole, G. Danabasoglu, T. Delworth, F. J. Doblas-Reyes, N. J. Dunstone, L. Hermanson, V. Kharin, M. Kimoto, W. J. Merryfield, T. Mochizuki, W. A. Muller, H. Pohlmann, S. Yeager, X. Yang, 2019, Robust skill of decadal climate predictions, npj Climate and Atmospheric Science, 2, 13, https://doi.org/doi:10.1038/s41612-019-0071-y
Shimpo, A., K. Takemura, S. Wakamatsu, H. Togawa, Y. Mochizuki, M. Takekawa, S. Tanaka, K. Yamashita, S. Maeda, R. Kurora, H. Murai, N. Kitabatake, H. Tsuguti, H. Mukougawa, T. Iwasaki, R. Kawamura, M. Kimoto, I. Takayabu, Y. N. Takayabu, Y. Tanimoto, T. Hirooka, Y. Masumoto, M. Watanabe, K. Tsuboki, H. Nakamura, 2019, Primary factors behind the heavy rain event of July 2018 and the subsequent heat wave in Japan, Scientific Online Letters on the Atmosphere, 15A, 13-18, https://doi.org/10.2151/sola.15A-003
Hirata, H., R. Kawamura, M. K. Yoshioka, M. Nonaka, K. Tsuboki, 2019, Key role of the Kuroshio Current in the formation of frontal structure of an extratropical cyclone associated with heavy precipitation, Journal of Geophysical Research-Atmospheres, 124, 6143-6156, https://doi.org/10.1029/2018JD029578
Tsukijihara, T., R. Kawamura, T. Kawano, 2019, Influential role of inter-decadal explosive cyclone activity on the increased frequency of winter storm events in Hokkaido, the northernmost island of Japan, International Journal of Climatology, 39, 1700-1715, https://doi.org/10.1002/joc.5910
Mochizuki, T., M. Watanabe, 2019, Observed and hindcated subdecadal variability of the tropical Pacific climate, ICES journal of Marine Science, https://doi.org/10.1093/icesjms/fsz026

（2019年以降のみ掲載）

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