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Dynamical modulation of wintertime synoptic-scale cyclone activity over the Japan Sea due to Changbai Mountain in the Korean Peninsula

 The dynamical impact of the Changbai Mountain Range in the Korean Peninsula on the extratropical cyclone activity over the Japan Sea in early winter is examined using the Weather Research Forecasting model. We have conducted two independent long-term integrations over 15 winter months (December only) from 2000 to 2014 with and without modified topography.
 The results show that the Changbai Mountain Range plays a vital role in increasing cyclone track frequency, low-level poleward eddy heat flux, and the local deepening rate over the Japan Sea through enhancement of the lower-tropospheric baroclinic zone (LTBZ). This mountain range gives rise to activation of the synoptic-scale cyclone activity over that region.
 From our case study on three typical cyclones, it is found that mesoscale structures in the vicinity of a cyclone's center are dynamically modulated when it passes through the LTBZ and that cyclogenesis is triggered around that zone. A vorticity budget analysis shows that the stretching term relevant to enhanced low-level convergence plays a dominant role in intensifying cyclonic vorticities. We confirmed that the composite features of the three typical cases are consistent with the statistical ones of the dynamical modulation of the Changbai Mountain on synoptic-scale cyclone activity.

 初冬期の日本海上の温帯低気圧活動に対する朝鮮半島の長白山系の力学的な効果を明らかにするために、領域気象モデルを用いた数値実験を行った。 低気圧活動が最も活発な12月について、2000年から2014年までの長期積分(コントロール実験と標高改変実験)を実施した。
 まず始めに、先行研究で指摘されていた、長白山系が日本海寒帯気団収束帯(JPCZ)形成の主要因の一つであることを確認した。 また一方では、もし長白山系がなければ日本海沿岸地域の冬季降水量は現在よりも量的に多くなることも新たに見出された。 シミュレーション結果から、長白山系は対流圏下層の傾圧帯(LTBZ)の強化を通して、低気圧経路の頻度の増加、 対流圏下層の極向き渦熱輸送量の増加、地表気圧の局所低下率の増加に重要な役割を果たしており、日本海の低気圧活動の活発化を生じさせていることが明らかになった。
 3つの典型事例の解析から、低気圧がLTBZを通過する際に低気圧中心近傍のメソスケール構造が力学的な変調を受けること、LTBZ付近で低気圧が発生する事も見出された。 渦度収支解析に基づくと、下層収束の強化に関連する伸縮項が低気圧性渦度の強化に支配的な役割を果たしていた。 典型事例の合成解析で得られた特徴は長白山系による低気圧活動の力学的変調の統計的特徴と矛盾していないことも確認された。
 日本海の亜寒帯フロントの影響も相対的に評価するために海面水温(SST)平滑化実験も併せて行ったが、 亜寒帯フロントの弱化は一部の日本海沿岸地域の降水量の減少をもたらしたが、低気圧活動には有意な影響を与えていなかった。 先行研究のIizuka et al. (2013)と一部矛盾する結果となっており、低気圧活動に関する先行研究との矛盾については今後の課題としたい。  

*Please refer to the following manuscript.
Shimizu, H., R. Kawamura, T. Kawano, and S. Iizuka (2017): Dynamical modulation of wintertime synoptic-scale cyclone activity over the Japan Sea due to Changbai Mountain in the Korean Peninsula. Advances in Meteorology, doi: 10.1155/2017/6216032.


Fig. 2: (a) Climatological mean December precipitation during 2000-2014 for the CTL run. (b) As in Figure 2a but for the MOD run. (c) Differences in precipitation (shaded) and 925-hPa horizontal wind divergence (contours) between the MOD and CTL runs (former minus latter). Purple and green contour lines denote positive and negative values, respectively. The contoured interval is 5x10-6 s-1. Values of less than 5x10-6 s-1 are suppressed.


Fig. 3: (a) Climatological mean December distribution of the maximum Eady growth rate for the CTL run. The shading interval is 0.1 day-1. (b) As in Figure 3a but for the MOD run. (c) Difference in the maximum Eady growth rate between the MOD and CTL runs (former minus latter).