要旨

佐々木　大祐

南米南部のラプラタ川流域における豪雨とそれを形成する環境場について、1998年から2003年の６年間に対して熱帯降雨観測衛星（ＴＲＭＭ）に搭載された降雨レーダー（ＰＲ）データ、静止気象衛星の赤外データを組み合わせて見積もられたＴＲＭＭ 3Ｂ42降雨データ、およびＮＣＥＰ−II再解析データを用いて調べた。ＰＲデータから、30 mm h-1以上の強い降水サンプル数を、0 mm h-1を上回る降水サンプル数で割ったＨeavy Ｒain Ｆraction（ＨＲＦ）の全球分布の６年平均を求めたところ、ラプラタ川流域では他の熱帯・亜熱帯地域と比較して広い領域で高い値を示した（５％以上）。一方、ラプラタ川流域の降水頻度や平均降水強度はアマゾン川流域などの値を下回った。これらのことからラプラタ川流域では降水頻度はそれほど高くないが、降雨時に豪雨になる割合の高い降水特性をもっていることが分かった。
　ラプラタ川流域での降水の季節変動を調べた結果、南半球の夏季は、アンデス山脈に沿った流域西部で多量の降水が観測され、ＨＲＦも特に高い値（〜８％）を示した。一方冬季においては降水は流域東部に限定され、ＨＲＦは低下し、ラプラタ川流域内で夏季と冬季で降水領域と降水の強さに大きな季節変動があることが分かった。
　ラプラタ川流域での豪雨に寄与する環境場の時間変化を調べるためにＴＲＭＭ3Ｂ42降雨データとＮＣＥＰ−II再解析データを用いてタイムラグコンポジット解析を行った。夏季に、ラプラタ川流域西部での降水が起こる１日前では、中層でトラフが西からアンデス山脈を横切り始め、下層で低気圧が強まりながら大陸を北東進する。下層の低気圧性循環は熱帯から亜熱帯への温暖で湿潤な空気の移流を強化し、ラプラタ川流域西部で大気は強い対流不安定となる。その１日後には中層でリッジが西からアンデス山脈にかかり始め、下層では高緯度側から高気圧がアンデス山脈東部に侵入する。下層の高気圧は南から寒気を流域内へ輸送し、暖気との境界で寒冷前線を形成する。寒冷前線による上昇流は対流不安定な気層を持ち上げ、不安定が顕在化し対流は鉛直方向へ発達する。その１日後にはラプラタ川流域は寒気で覆われ、対流は抑制される。
　冬季も夏季と同様に中層でのトラフの東進に伴い、下層で低気圧がアンデス山脈に沿って北東進する。冬季は大陸の赤道から亜熱帯地方までの広い領域を南大西洋高気圧が覆っている。流域東部で降水が起こる１日前には低気圧が北東進して南大西洋高気圧に接近し、大きな気圧傾度力によって下層ジェットが強化され熱帯地域からラプラタ川流域東部に向けて強く吹く。しかし、この下層ジェットは湿潤なアマゾン川流域上空を通過せず、南大西洋高気圧の沈降流に起因した風であるために乾燥している。そのためラプラタ川流域東部ではジェットが強まっても相当温位の鉛直プロファイルは夏とは違い中立を示す。その１日後に高気圧がアンデス山脈東部を北東進し寒気が高緯度側から輸送されることで寒冷前線が形成され上昇気流が生じても深い対流は生成されない。
　この研究から、ラプラタ川流域での夏季と冬季の降水の強さの違いは高緯度側からの寒気の移流が起こる１−２日前の熱帯域からの水蒸気と暖気の輸送量の違いで説明できた。夏季においては湿潤なアマゾン川流域から乾燥したラプラタ川流域西部へ多量の水蒸気と暖気が輸送されうることと寒冷前線による強い上昇気流が不安定化のひきがねとなることで強い対流性降水が起こると考えられる。
Heavy rainfall and associated atmospheric fields around the La Plata basin in southern South America are investigated using Precipitation Radar （PR）data onboard the Tropical Rainfall Mesuring Mission satellite(TRMM), 3B42 rainfall data which are mainly derived from the geostationally satellites infrared data,and NCEP−ＩＩ reanalysis data for 1998−2003. The fraction of the number of heavy rain samples (more than 30 mm h-1) to the total number of rain samples (Heavy Rain Fraction： HRF) is much higher (more than 5％) in wide area than in any other tropical and subtropical regions in the world. That is ,around the La Plata basin, the rain frequency is not so high, but the probability of the heavy rainfall when it rains is high.
In the austral summer season, HRF in the La Plata basin, especially in the western part of the basin along the Andes Mountain, is highest (〜8％） in the South American continent. On the contrary, in the austral winter season, the rainfall area limites to the eastern part of the basin, and HRF is moderate compared with summer. Thus, the rainfall area and rain strength around the La Plata basin have the big seasonal variation.
The mean synoptic‐scale structure associated with the strong rainfall around the La Plata basin is documented by compositing analysis using NCEP−ＩＩ reanalysed meteorological fields and 3B42 rainfall data. In both of summer and winter seasons, the strong rainfall around the La Plata basin is linked strongly with the midlatitude trough‐ridge couplet.
In the austral summer season, one day before the onset of the rainfall at the western part of the basin, an approaching upper‐level trough tends to develop a low pressure over the central plains of the continent. The cyclonic circulation of the low pressure intensifies the strong southwestward advection of warm and moist air along the Andes, and that creates favorable conditions for the development of deep convection over the western part of the La Plata basin. During next two days, a migratory anticyclone, steered by the ridge aloft, moves to the La Plata basin, and that produces equatorward advection of the cold dry air. In this stage, enhanced convections occur in a band of the intensified low‐level convergence at the leading edge of the cold incursion. After that, the atmosphere around the basin becomes more stable accociated with the low level cold incursion, and convective activity is suppressed.
Similarly to summer in winter, a mid level synoptic wave train steers the low level low pressure which progresses northeastward along the Andes. One day before the strong rainfall at the eastern part of the basin, strong northwesterly flows from low latitude area to the eastern La Plata basin which is ascribed to the strong geostrophic wind from the pressure gradient by the low pressure and South Atlantic high pressure. However, the northwesterly is dry because the northwesterly does not pass over the moist Amazon basin and it flows as a part of the subsiding circulation of Atlantic Ocean high. Hence, the atmosphere in the eastern part of the basin does not become convectively unstable even if the northerly wind is strong. After that, the cold anticyclone invades to the La Plata basin from south, and the advection of the cold air lifts a air at the convergence zone between warm air and cold air. However, even in this stage, convection is not activated because the atmosphere is convectively stable.
PR captured three dimensiond structure of heavy convective rainfall at the La Plata basin. One case on the 6 Dec. 2002 formed a deep convective small cell with the rain top height of about 15 km in the western part of the basin. Another case on 19 Dec. 2002 formed a strong rain system with a clear line shape in the NW−SE direction. From a snapshot of PR, the system contains a rain core with instantaneous rain rate of nearly 100 mm h-1 . This system passed over the La Plata basin for 2‐3 days.
From this study, the difference of the strength of rainfall around the La Plata basin between summer and winter is explained by the difference of the amount of the moisture transport from the tropics to the La Plata basin. It is suggested that in summer season, much of water vapor and warm air transport from the Amazon basin to the La Plata basin and the trigger of the convection from the updraft associated with the cold front causes the heavy convective rainfall around the La Plata basin.


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