%表題   GATE での雲
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%履歴   91/05/31  中島健介 / 林祥介
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\Ztitlea{GATE での雲}


\Zsection{概要}
  
  GATE でおこなわれた深い積雲対流の記述で特記されるべきことは,
  メソスケール降水系, すなわち, 
  MPF (mesoscale precipitation feature) という概念の確立である.
  GATE 以前の衛星画像の時代では, 熱帯の雲活動には
  クラウドクラスター(cloud cluster, 積雲集団)という構造が
  認識されていただけであった.
  認識されていると言っても, 大きさ 100km 〜 1000km, 
  寿命 10時間程度の雲活動域が見てとれることをあいまいに名付けただけの
  ことである\footnotemark[1].
    \footnotetext[1]{要は, 日常経験で知っている積雲に比べて大きい
                     ということだけを元に名前をつけたもの.}
  しかるに, GATE ではクラウドクラスターの構成要素が 
  MPF (mesoscale precipitation fearture, メソスケール降水系) と
  名付けられるべきものであることを明かにした.
  また, 単独の対流雲もほとんど存在せず, 対流の大部分は
  MPF として存在することもわかった (Simpson, 1976).
  MPF は, スコールラインを中心とした雲・循環系の総称名称である.
  クラウドクラスターは1ヶまたは複数の MPF によって構成されている.
  このような描像を描くことは, 
  高い時空間観分解能をもつ GATE 観測網によって可能になったものである.
  
  
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\Zsection{クラウドクラスターの観測例}
  
  以下, 1974年9月5日 の観測結果を解説する.
  用いる文献は主として Leary and Houze (1979) である.
  図1 は当日の衛星画像と流線図, 図2 はレーダーエコーの空間分布である.
  図1a,b の GATE 観測領域付近 (アフリカ沖 20W) に見られる2つ
  東西に細長いクラウドクラスターに注目してもらいたい.
  図1c,d の流線図では1つの収束域(10N, 20W 付近)として見られる.
  図2 は対応するレーダーエコーであり, 
  クラウドクラスター内部の降水構造が見られる.
  レーダーエコーでは, 
  衛星画像で認められるような大きな塊ではなく, 
  主として降水域だけが見られる.
  レーダーエコーのある特定の時刻だけを取り出してもシロート目には
  構造が良くわからない.
  しかし, 連続したレーダーエコーを観察することにより図3のような
  降水構造が認識される.
  図3で陰をつけた個々の領域がそれぞれ MPF と呼ばれる降水構造である.
  \vspace{5mm}
  
  それぞれの MPF は寿命数時間程度であり, その間に空間構造が変化する.
  一例として, 図3 の MPF (E1)の時間変化を図4に示す.
  強いレーダーエコーは雨粒の直径が数mmであることに対応しており,
  したがって, 雨粒は十分長い時間空気中に滞留していたことになり,
  強い上昇流(数m/s以上)の存在が示唆される.
  重要なことは, このような強い上昇流が, 幅20km程度の狭い領域で
  下層から上層 10km 付近にまで及んでいることである.
  このような領域を対流域 (convective region) という.
  図4aは発達期である. この時期の MPF は対流域のみからなる.
  図4bは成熟期であり, 対流域 に加えて幅数十 km 以上の
  比較的一様で弱い降水のある領域が存在している.
  このような領域を層状雲域 (stratiform region) という.
  この領域の高さ 6km 付近にレーダーエコーのブライトバンド
  ( bright band ) が位置している.
  ブライトバンドは融解しつつある雪片の存在
  (くっつきあってレーダーの反射強度が大きい?)を示す.
  雪片が落下しつつあるということは, 
  同時にこの領域で上昇流が弱いこと(10cm/s以下)を示している.
  図4cは消滅期である. 対流域 はほとんどなくなってしまい
  全域がほぼ層状雲域となっている.
  
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   \vspace*{170mm}
   \begin{quote}
   \begin{description}
     \item [図1a,b] 衛星見た 1974年9月5日1200GMT の雲分布.
            (a) 赤外画像, (b)可視画像
            ( International Science and Management Group, 1975a ).
   \end{description}
   \end{quote}

   \newpage
   \vspace*{200mm}
   \begin{quote}
   \begin{description}
     \item [図1c,d] GATE 観測で得られた流線.
            (c) 地上500m あるいは海面, (b) 700mb
            ( International Science and Management Group, 1975a ).
   \end{description}
   \end{quote}

   \newpage
   \vspace*{170mm}
   \begin{quote}
   \begin{description}
     \item [図2] 1974年9月5日 のレーダーエコー.
            (b)〜(f)の図では降水強度によって分類されている. 
            濃く塗りつぶされた所は降水量 20mm$/$h 以上, 
            薄い所は 5mm$/$h以上 20mm$/$h 以下を表す. 
            (a),(g),(h) は分類分けしてない. 
            種々の矢印で示されたエコーの模式的な動きが
            次の図3で示される 
            ( Leary and Houze 1979 ). 
   \end{description}
   \end{quote}

   \newpage
   \vspace*{170mm}
   \begin{quote}
   \begin{description}
     \item [図3] 図2のレーダーエコーから作成された
            MPF の移動の様子
            ( Leary and Houze 1979 ). 
   \end{description}
   \end{quote}
   \vspace{5mm}
  
   \newpage
   \vspace*{160mm}
   \begin{quote}
   \begin{description}
     \item [図4] 1つの MPF ( 図3のE1 ) の空間構造の時間変化 
            ( Leary and Houze 1979 ). 
                左は水平レーダーエコー図, 
                右は鉛直面内のレーダーエコー図.
                鉛直断面図を見ると, 
                はじめは背の高い鉛直に立った構造が目立つが(a), 
                やがてエコーが水平方向に広がっていくのがわかる(b). 
   \end{description}
   \end{quote}
