Improvement of tornadogenesis prediction based on the re-evaluation of the environment of tornadoes in Japan

• Project/Area Number: 18H01682
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
• Research Institution: Kochi University
• Principal Investigator: Sassa Koji 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (50263968)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 野田 稔 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (30283972) ; 本田 理恵 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (80253334) ; 宮城 弘守 宮崎大学, 工学部, 助教 (90219741)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2021: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000); Fiscal Year 2020: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2019: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2018: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
• Keywords: 竜巻 / レーダー観測 / 画像解析 / 室内実験 / 深層学習 / スーパーセル / 冷気外出流 / ナウキャスト / レーダー解析

Outline of Final Research Achievements

Parent convective systems of tornadoes are categorized to 6 types based on the radar echo patterns and the characteristics of parent systems are investigated to evaluate the risk of tornado. Funnel clouds from the surveillance camera data and Hock echoes in radar reflectivity are successfully detected by the deep learning.
Laboratory experiments show that the suitable flow conditions for tornadogenesis. The generation mechanism is shown to be same between supercell and non-supercell in the case of larger updraft area. The difference in the timing of intrusion of cold outflow and generation of updraft affects to the suitable flow condition.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

竜巻の元となる降水システムを詳細に分類したのは国内では本研究成果が初めてであり、国内の竜巻の気候学的研究を進める基礎となるものとして重要である。また、その特性によって危険度を推定する足がかりを得ることができ、危険度に応じた注意情報の発表などが期待できる。また、深層学習を用いた自動検出は、実測に基づいた注意情報の発表を可能とする実用性が期待される。
室内実験による竜巻発生条件の解明は、竜巻形成メカニズムを詳細に明らかにする学問的価値のみならず、今後発生予測をより高精度化するための基礎的な知見としての利用が期待される。

Research Products

• [Journal Article] 微細スケールの竜巻発生環境：調査・実験・観測 (2022)
  • Author(s): 佐々浩司
  • Journal Title: 号外 海洋 竜巻シンポジウム ー藤田哲也博士生誕100年を記念してー Volume: 号外 63 Pages: 79-90
• [Journal Article] 2019年延岡竜巻の映像解析 (2020)
  • Author(s): 宮城弘守，牧野仁胤，佐々浩司
  • Journal Title: 風工学シンポジウム講演梗概集 Volume: 26 Pages: 29-34
  • NAID: 130008043675
  • Open Access
• [Journal Article] 小型二重偏波レーダーネットワークによる竜巻親雲の観測 (2019)
  • Author(s): 佐々浩司
  • Journal Title: 日本風工学会誌 Volume: 44 Pages: 397-405
  • NAID: 130007852677
  • Open Access
• [Journal Article] 台風201807号に伴う高知の降水システム (2019)
  • Author(s): 西井章、佐々浩司
  • Journal Title: 台風研究会 大規模・広域・複合台風災害の発生要因の理解と減災に向けて Volume: 30K-03 Pages: 125-129
  • Open Access
• [Journal Article] 斜めに貫入する冷気外出流境界における竜巻生成の実験 (2018)
  • Author(s): 佐々浩司、西井章、長野陽菜
  • Journal Title: 第25回風工学シンポジウム論文集 Volume: 25 Pages: 37-42
  • NAID: 130007669543
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] レーダーネットワークを活用した統合防災システムの構築 (2018)
  • Author(s): 山中稔、佐々浩司、橋本学、中川一、川池健司、張浩、森牧人、村田文絵、寺尾徹
  • Journal Title: 第55回自然災害総合シンポジウム講演論文集 Volume: 55 Pages: 57-63
  • NAID: 120006598958
  • Open Access
• [Presentation] 深層学習による監視カメラ画像からの漏斗雲の自動検出 (2022)
  • Author(s): 佐々浩司、本田理恵
  • Organizer: 研究会「深層学習を用いたカメラ映像による気象判別」
  • Invited
• [Presentation] 深層学習によるフックエコーの自動検出 (2022)
  • Author(s): 佐々浩司、山脇正也、棚瀬旺和、久保智哉、本田理恵
  • Organizer: 地球惑星連合大会2022
• [Presentation] 冷気下降流に伴う竜巻発生環境の再現実験 (2022)
  • Author(s): 中野崚也、佐々浩司
  • Organizer: 日本風工学会2022年度年次研究発表会
• [Presentation] Classification of parent convective systems of tornadoes by using radar reflectivity (2022)
  • Author(s): Kotaro Fujii, Koji Sassa
  • Organizer: ERAD 2022
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Automatic Detection of Funnel Clouds from Observation Camera Images by Deep Learning (2021)
  • Author(s): Koji Sassa, Rie Honda, Yuki Fujii, Muteki ARIOKA
  • Organizer: ICMCS-XIV
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 高知大学レーダーが捉えた竜巻親雲の統計的な特性 (2021)
  • Author(s): 藤井虎太朗、佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会2021年度春季大会
• [Presentation] 台風遠隔で発生した竜巻親雲の特徴 (2021)
  • Author(s): 石戸空、佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会2021年度春季大会
• [Presentation] 冷気外出流の貫入に伴う竜巻生成過程の実験 (2021)
  • Author(s): 佐々浩司、青柳百華
  • Organizer: 日本風工学会2021年度年次研究発表会
• [Presentation] Effect of updraft on non-supercell tornado genesis (2021)
  • Author(s): Koji Sassa, Haruna Nagano
  • Organizer: ICTAM 2020+1
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 貫入する冷気外出流による竜巻発生の最適環境 (2021)
  • Author(s): 佐々浩司、中野崚也
  • Organizer: 日本流体力学会年会2021
• [Presentation] 土佐湾における竜巻親雲のパターン分類 (2021)
  • Author(s): 佐々浩司、藤井虎太朗
  • Organizer: 地球惑星連合大会2021
• [Presentation] 宮崎に竜巻をもたらす台風遠隔の降水システム (2021)
  • Author(s): 石戸空、佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [Presentation] 高知大学レーダーネットワークで捕捉した雲内の渦の特性 (2021)
  • Author(s): 藤井虎太朗、佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [Presentation] レーダー反射強度を用いた竜巻親雲の自動検出の試み (2021)
  • Author(s): 山脇正也, 本田理恵, 棚瀬旺和, 佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会関西支部第２回例会
• [Presentation] 雲の動きによる竜巻検知方法の検討 (2021)
  • Author(s): 宮城弘守, 牧野仁胤, 松井賢哉, 佐々浩司
  • Organizer: 日本流体力学会中四国・九州支部第28回講演会
• [Presentation] 微細スケールの竜巻発生環境：調査・実験・観測 (2021)
  • Author(s): 佐々浩司
  • Organizer: 竜巻シンポジウム－藤田哲也博士生誕100 年を記念して－
  • Invited
• [Presentation] 台風外縁の波状雲に伴う竜巻 (2020)
  • Author(s): 佐々浩司、村田文絵、西井章
  • Organizer: 日本気象学会2020年度春季大会（発表扱い）
• [Presentation] スーパーセル竜巻形成における下降気流の影響 (2020)
  • Author(s): 佐々浩司、名黒千尋
  • Organizer: 日本気象学会2020年度春季大会（発表扱い）
• [Presentation] スーパーセル下層の気流特性の再現 (2020)
  • Author(s): 佐々浩司、名黒千尋
  • Organizer: 日本流体力学会年会2020
• [Presentation] 竜巻をもたらした台風外縁の波状雲 (2020)
  • Author(s): 佐々浩司、石戸空，村田文絵, 西井章
  • Organizer: 日本気象学会2020年度秋季大会
• [Presentation] 高知大学レーダーネットワークで捕捉された竜巻親雲の特徴 (2020)
  • Author(s): 藤井虎太朗、佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会関西支部第１回例会
• [Presentation] 並列分散処理フレームワークによる時系列画像からの部 分時系列の高速リサンプリングとクラスタリング (2020)
  • Author(s): 棚瀬旺和, 本田理恵
  • Organizer: 電気・電子・情報関係学会 四国支部連合大会
• [Presentation] 気象監視カメラを用いた災害監視システムの構築 ー深層学習による漏斗雲の自動抽出と追跡ー (2020)
  • Author(s): 藤井祐貴、本田理恵、佐々浩司、村田健史、村永和哉、有岡無敵、棚瀬旺和
  • Organizer: DEIM2020
• [Presentation] 深層学習を用いた漏斗雲の抽出と追跡 (2019)
  • Author(s): 佐々浩司、藤井祐貴、本田理恵、有岡無敵
  • Organizer: 日本流体力学会年会2019
• [Presentation] 竜巻形成における上昇流の影響 (2019)
  • Author(s): 長野陽菜、佐々浩司
  • Organizer: 日本流体力学会年会2019
• [Presentation] 気象レーダーと単眼監視カメラ映像を利用する雲底高度の測定 (2019)
  • Author(s): 宮城弘守、佐々浩司
  • Organizer: 日本流体力学会年会2019
• [Presentation] 高知における竜巻のレーダー観測 (2019)
  • Author(s): 佐々浩司
  • Organizer: 日本気象学会2019年度秋季大会
• [Presentation] 3-D structure of non-supercell tornado at initial stage (2019)
  • Author(s): Koji Sassa, Haruna Nagano
  • Organizer: 10th European Conference on Severe Stroms
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 下降流に着目したスーパーセル竜巻の模擬実験 (2019)
  • Author(s): 名黒千尋、佐々浩司
  • Organizer: 第24回日本流体力学会中四国・九州支部講演会
• [Presentation] Compact X-band radar network for severe storms observation (2019)
  • Author(s): Koji Sassa
  • Organizer: 2nd ASEAN - Japan Meeting Point of Collaboration by Stakeholders and Researchers for Reducing Environmental Problems in ASEAN Countries
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] 平成30年台風24号に伴い発生した竜巻親雲の構造 (2019)
  • Author(s): 佐々浩司、西井章
  • Organizer: 2019年度気象学会関西支部第１回例会
• [Presentation] Radar Observation of parent clouds of tornadoes in Tosa Bay (2019)
  • Author(s): Koji Sassa, Akira Nishiii
  • Organizer: Conference on Mesoscale Convective System and High Impact Weather (ICMCS-XIII)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 気象庁レーダーで捉えた雲内の渦の分布 (2018)
  • Author(s): 西井章、佐々浩司
  • Organizer: 日本流体力学会年会2018
• [Presentation] 局所的に貫入する冷気外出流に伴う竜巻生成過程の再現実験 (2018)
  • Author(s): 佐々浩司、長野陽菜
  • Organizer: 日本流体力学会年会2018
• [Presentation] 自動検出した漏斗雲画像による竜巻の強さの推定 (2018)
  • Author(s): 宮城弘守、本田理恵、佐々浩司
  • Organizer: 日本流体力学会年会2018
• [Presentation] レーダーネットワークを活用した統合防災システムの構築 (2018)
  • Author(s): 山中稔、佐々浩司、橋本学、中川一、川池健司、張浩、森牧人、村田文絵、寺尾徹
  • Organizer: 第55回自然災害総合シンポジウム
  • Invited
• [Presentation] 台風201807号に伴う高知の降水システム (2018)
  • Author(s): 西井章、佐々浩司
  • Organizer: 平成 30 年度京都大学防災研究所共同集会「台風」 －大規模・広域複合台風災害の発生要因理解と減に向けて －
• [Presentation] Automatic Detection of Funnel Clouds from Pictures by Surveillance Cameras with Deep Learning (2018)
  • Author(s): Koji Sassa, Rie Honda, Yuki Fujii
  • Organizer: The 29th AMS Conference on Severe Local Storms
  • Int'l Joint Research
• [Book] 竜巻を識る 気象研究ノート 第243号 (2020)
  • Author(s): 佐々浩司、林泰一、鈴木修、藤吉康志編、佐々浩司他３１名
  • Total Pages: 297
  • Publisher: 日本気象学会
  • ISBN: 9784904129265
• [Remarks] 極端気象を監視する小型気象レーダーネットワーク
  • URL: http://www.kochi-u.ac.jp/SDGs/activities/report_116.html
• [Remarks] 監視カメラと気象レーダーによる竜巻の自動検知
  • URL: http://www.kochi-u.ac.jp/SDGs/activities/report_117.html
• [Remarks] TOSA RADAR CHAIN
  • URL: https://tosa-radar-chain.nict.go.jp/