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Probability forecast for flood risk and number of victims using a large ensemble

Research Project

Project/Area Number 22K20455
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section 0303:Civil engineering, social systems engineering, safety engineering, disaster prevention engineering, and related fields
Research InstitutionJapan, Meteorological Research Institute

Principal Investigator

大泉 伝  気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 研究官 (00649569)

Project Period (FY) 2022-08-31 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords洪水予測 / 災害リスク / 大アンサンブル / 洪水リスク / アンサンブル予報 / キキクル / 浸水予測 / アンサンブル予測 / アンサンブル気象予測
Outline of Research at the Start

短時間の豪雨の増加と都市部への資産集中や地下空間利用の高度化により、浸水の被害規模は増加傾向にあり、正確な浸水予測が求められている。しかしそのために必要な豪雨の予測は決定論的な単一の気象予報では難しいため、アンサンブル気象予報を用いて行う必要がある。本研究では気象庁の「流域雨量指数」と「表面雨量指数」、巨大アンサンブル気象予報を用いて浸水範囲と浸水危険度の確率予測を行い、その有効性を明らかにする。さらに浸水危険度の確率情報と人口分布を解析し、被災者数を確率的に予測する手法の開発をする。このような予測情報は早期の避難判断に役立ち、浸水による人命・財産への被害軽減に貢献することが期待される。

Outline of Annual Research Achievements

顕著な気象現象の事前予測が難しいことはよく知られている。気象学の分野においては多数のアンサンブルメンバーによる大アンサンブル予報の有効性が報告されている。また洪水予測の分野においても大アンサンブル予報の有効性は認識されつつある。
本研究では前年度までに気象庁の流域雨量指数と1000メンバーのアンサンブル予報を用いた洪水のアンサンブル予測システムの開発に取り組んできた。開発したシステムを用いて2020年7月に球磨川流域で発生した洪水事例で検証を行い、1000メンバーの気象予報データがあれば12時間前に球磨川で洪水予測できることを明らかにした。一方で小規模河川では大規模河川ほど洪水のリスクが予測できていなかった。そこで本研究では2020年7月4日の球磨川での洪水事例で球磨川に接続する36の支流を対象に1000メンバーの気象予報データを用いた洪水予測の予測精度を調べた。
球磨川の支流を流域面積で分類すると20km2以下が12河川、40km2以下が17河川、100km2以下が6河川、100km2以上は川辺川の553km2のみであった。20km2以下の河川では1000メンバーの気象予報データを用いることで洪水のピークの時間帯に洪水のリスクが高まる傾向を示した。40km2以上の河川についても同様の傾向が見られた。しかし洪水の規模については十分に予測できなかった。流域面積が一桁大きい川場川では1000メンバーが警報級の洪水が60%の確率でピーク時に起こることを12時間前に予測した。
本研究では小規模河川においても1000メンバーの気象予報データを用いることで洪水の発生リスクを予測できる可能性を示した。一方で洪水の規模については十分な予測ができない事も明らかになった。この結果を検証するためには事例や流域面積のサンプルを増やして大アンサンブルの有効性を検証する必要がある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

1000メンバーのアンサンブル予報を用いた洪水予測については論文としてまとまり、投稿準備が整っている。また当初予定していなかったタイムラグアンサンブルを用いた結果も良好であり、少数アンサンブルでも良い結果が得られる可能性が示されている。

Strategy for Future Research Activity

1000メンバーのアンサンブル予報を用いた浸水の予測実験を行う。浸水のリスクと被害推定のデータを解析し、当初の目的である浸水リスクの推定手法を確立する。
タイムラグアンサンブルにも着目し、少数メンバーの予報を工夫して使うことで洪水のリスク予報の精度を高められないか検証を行う。

Report

(2 results)
  • 2023 Research-status Report
  • 2022 Research-status Report
  • Research Products

    (2 results)

All 2023

All Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results)

  • [Presentation] Impact of a Number of Ensemble Members in Numerical Weather Prediction Models on Flood Prediction2023

    • Author(s)
      Tsutao OIZUMI
    • Organizer
      Asia Oceania Geosciences Society 20th Annual meeting
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] An impact-based forecast for an extreme flood event using a large ensemble flood prediction system.2023

    • Author(s)
      Tsutao OIZUMI
    • Organizer
      The 9th International Conference on Flood Management
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2022-09-01   Modified: 2024-12-25  

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