In this study, the effect of the zonally-elongating monsoon trough (MT) on the interaction of binary tropical cyclones (BTCs) is investigated by using data analysis and idealized simulations. The interaction of BTCs is found to be sensitive to the relative orientation of the two tropical cyclones (TCs) embedded in the MT. When the two cyclones are lined up in a northeast–southwest (NE–SW) orientation, the MT steers the two cyclones to approach each other and promotes the Fujiwhara effect. In contrast, when the initial cyclones are oriented in the northwest–southeast direction of the MT, they will move away from each other under the large-scale steering flows.

Idealized simulations are conducted to understand how the MT and the β-effect influence the BTC interactions, focusing on NE–SW oriented pairs. The steering flows at different stages are examined by partitioning them into the one from the MT and the other cyclone in the pair. The analysis shows that the binary TCs' motions are mainly controlled by the large-scale steering flows in the initial stage. In the case of BTCs with a NE–SW orientation, the MT can promote two TCs to approach each other, thus increasing the possibility of binary interactions.

The sensitivity of the interaction of BTCs to their intensities, the strength of the MT, and the β-effect are examined. The stronger the MT, the stronger its large-scale steering flows will be, thus making the two NE–SW oriented TCs merge faster. Furthermore, the binary interaction is stronger on the β-plane compared with that on the f-plane. It is likely due to the β-induced Rossby wave energy dispersion. As the MT evolves into a monsoon gyre (MG)-like pattern, a pronounced southwesterly flow emanates in the southeast quadrant of MG. This southwesterly flow acts as a steering flow to help the western TC move northeastward, accelerating to reach the critical distance.

　日本の鈴鹿山脈風下で発生する強い局地風「鈴鹿おろし」の特徴と形成メカニズムについて調べた。この地域はおろし風の発生しやすい地形である。鈴鹿おろしは、主に寒冷前線を伴った温帯低気圧が日本海を通過した後（全事例の55％）に発生することが明らかになった。また、逆転層（高度1〜5km）が74%の事例で観測された。空間的に密な観測データを用いた気候学的解析により、強風は鈴鹿山脈の風下側北部においても吹く傾向があることが示された。また、ある1事例を対象としたWeather Research and Forecasting (WRF) モデルを用いた水平解像度1kmの数値シミュレーションでも、この知見を裏付ける結果が得られた。鈴鹿山脈の風下側北部の強い鈴鹿おろしは、流れのレジームの変化（内部フルード数が山脈の風上で1.0以下、風下で1.0以上）を伴うおろし風であることが示された。また、南北の山地の高さの違いにより、北部の風速が南部に比べて強くなることが示された。

　本研究では、2015年に発生したスーパーエルニーニョ現象に着目し、太平洋子午面モード（PMM）に伴う海面水温の上昇とインド洋の昇温が北太平洋の熱帯低気圧発生（TCG）に与える役割の可能性を明らかにした。全球非静力学モデルを用いて、2015年7月の気候条件を得るために30ヶ月間積分した永年実験を行い、PMMとインド洋の昇温域の海面水温が北太平洋上のTCGに与える影響を調べた。その結果、PMMに伴う海面水温が昇温すると、北太平洋西部のモンスーントラフや北太平洋東部の鉛直シアが弱まり、北太平洋西部のTCGが減少し、北太平洋東部のTCGが増加することが示された。また、インド洋の海面水温が昇温すると、北太平洋西部のモンスーントラフは弱まるが、北太平洋東部の鉛直シアはあまり変化しないことが示された。PMMに伴う海面水温やインド洋の海面水温が昇温すると、北太平洋西部の高気圧性偏差が強まることがわかった。また、エルニーニョの強制がない場合にPMMに伴う海面水温が昇温すると、北太平洋西部の低気圧性偏差が強まることが確認された。この結果は、既往研究と整合的である。本研究の結果は、PMM とエルニーニョに伴う海面水温の昇温の強制の応答が非線形で加算的でないことを示唆している。

　2019年10月に台風Hagibisに伴う大雨が日本に甚大な災害をもたらした。降水は温帯低気圧中のHagibisの北半分に集中していた。この非対称な降水のメカニズムを解明するため、総観・メソスケールのプロセスを主に気象庁非静力学モデルにより解析した。本研究では温帯低気圧化のステージによって非対称化プロセスが異なっていたことを示す。Hagibisが中緯度の傾圧帯に近かった10月12日（前線ステージ）には、多くの先行研究で指摘されるように温暖前線形成や準地衡的な上昇が北東側の大雨に寄与していた。これに対しHagibisが傾圧帯からある程度離れていた10月11日（前線前ステージ）には、Hagibisの外側領域における北に向かう斜向上昇流で北側の大雨が生じていた。この斜向上昇流はHagibisと西風ジェット気流との間の強い西風シアの中で発達した。渦位と絶対角運動量の解析により、この領域は上層の慣性不安定と下層の条件付き不安定を伴う中下層の湿潤対称安定度の減少によって特徴づけられた。これらの結果は、明瞭な上層トラフが無い場合の温帯低気圧化における非対称化プロセスの時間発展、特に前線前ステージの斜向対流に関して、新たな知見を与える。

Twentieth-century atmospheric reanalysis datasets are important for understanding climate in the early era of the century. This paper first compares two sets of the 20th-century atmospheric reanalyses, the NOAA-CIRES-DOE 20th-Century Reanalysis Version 3 (20CRv3) and the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) 20th-Century Reanalysis (ERA20C), as far as the summer low-level cross-equatorial flows (CEFs) over the Asian-Australian monsoon region are concerned. The results show evident regional differences in the intensity of individual branches of CEFs between the two reanalyses despite an overall agreement in the climatological seasonal mean and variability. At the interannual timescale, significant differences are observed prior to 1925 and in the 1940s. During the two periods, there are often opposite variations in Somali CEF in the two datasets, along with obvious different amplitudes in the Bay of Bengal (BOB) and Australian CEFs. At the interdecadal timescale, the two datasets have different periodicities in Somali CEF and have a greater fluctuation of BOB CEF after 1925 in ERA20C than 20CRv3, as well as an opposite decadal variation in the Australian CEF prior to 1940 and in the 1960s. As for the long-term trend, both the Somali and BOB CEFs exhibit intensification in both the datasets, but the intensification amplitude is bigger in 20CRv3 than in ERA20C for Somali CEF; the Australian CEF exhibits a weakening trend in both the datasets but is less evident in 20CRv3. To figure out which of the two datasets is relatively more reliable, the observed cross-equatorial meridional gradient of sea-level pressure index and the Indian summer monsoon rainfall index, which both have longer instrumental records, are used as benchmarks to validate the CEFs in view of their close connections. The results indicate that ERA20C is more reliable and thus more suitable for investigating decadal climate variability of the 20th century across the hemispheres.

　気象庁では非静力学モデルasucaを開発し、2015年から水平解像度2kmの局地モデル、2017年から水平解像度5kmのメソモデルとして現業運用している。本論文では、asucaの力学コアを中心に紹介し、現業モデルとして運用するうえでの設定や精度について述べる。

　asucaは現業モデルとしての安定運用に求められる計算安定性、計算効率を優先して設計し、その上で質量保存性と予測精度を重視している。計算安定性の向上にあたり、音波関連項を短い積分時間間隔に分割して時間積分を行い、移流スキームでは数値振動を避けるため流束制限関数を採用している。また、鉛直方向の移流と水物質の落下を併せて計算するとともに、前述の時間分割とは別の時間分割計算を採用することで安定に計算が行えるようにしている。大規模並列計算機において高い計算効率を得られるよう、MPIとOpenMPを併用したハイブリッド並列化を行っている。水平-鉛直空間の3次元配列は鉛直ループを最内側とすることでCPUキャッシュが効率的に働き、水平ループに対してスレッド並列が働くように設計している。物理過程の多くは鉛直一次元カラムで計算を行うことから、このような設計により計算効率を高めることができる。また、密度を予報変数として方程式系をフラックス形式で記述することで、質量保存を満たすようにしている。

　理想実験及びフルモデルにおけるasucaの予測結果から、旧現業モデルとの予測特性の違いや予測精度の向上を示す。