2018 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated Research on State-of-the-art Multi-sensors In-situ Observation of Storm Genesis and Reduction of Serious Disaster due to Heavy Rainfall
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15H05765
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
中北 英一 京都大学, 防災研究所, 教授 (70183506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
坪木 和久 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (90222140)
鈴木 賢士 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (30304497)
大石 哲 神戸大学, 都市安全研究センター, 教授 (30252521)
川村 誠治 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (10435795)
山本 真之 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (90346073)
橋口 浩之 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (90293943)
牛尾 知雄 大阪大学, 工学研究科, 招へい教授 (50332961)
山口 弘誠 京都大学, 防災研究所, 准教授 (90551383)
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| Project Period (FY) |
2015-05-29 – 2020-03-31
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| Keywords | マルチセンサー観測 / レーダー / 降水予測 / ゲリラ豪雨 / ビデオゾンデ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．本観測の実施：一連の、サーマル～雲形成～積乱雲の生成(タマゴ・渦形成)～発達過程を捉えるための神戸観測を実施した。境界層レーダーのグランドクラッタを取り除く技術を改良し、上昇流の探知と積雲生成の時間帯の整合性があることを示した。ゾンデ観測では都市の風上側と中心部の2地点で同時放球を行い、気温差や境界層の発達を捉えた。その他、ビデオゾンデ観測データを用いて0℃よりも上空に観測される雨滴に着目し、発達段階ごとにグループ分けできることを示した。
２．渦管形成メカニズムの解明：Kaバンド雲レーダーとLESモデル解析を比較して、渦度の空間分布形状の妥当性を検証した。さらにKaバンド雲レーダーとXバンドフェーズドアレイレーダーを用いて、渦管の空間スケールに階層構造があることを明らかにした。
３．都市気象LESモデルの構築とメソ気象モデルとの連携：これまでに開発してきた都市気象LESモデルの地表面の顕熱フラックスの与え方を改良した。さらに、神戸観測のゾンデ観測を与えた現実場の積雲生成シミュレーションを行い、マルチセンサー観測で得られた境界層の発達度合い、上昇流・下降流、乱流強度、それぞれを検証し、いずれも妥当性があることを示した。また、メソ大気モデルへの雲観測情報の同化の効果を示した。
４．水管理への応用手法の高度化：Kaバンド雲レーダーによって、発達セルと非発達セルにおける反射強度の頻度分布の形状が異なることを明らかにし、上昇流と粒子の併合過程との関係性を示した。また、洋上のGNSS受信機から得られた天頂大気遅延量を想定し、水蒸気が収束している危険箇所が移流した後でも水蒸気が流入している場合には降雨強度が増加して豪雨になる予測ができることを示した。その他に、詳細な降水情報と都市化（不浸透域の拡大）を考慮した洪水・浸水危険度推定を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
１．積乱雲内部の気流の渦管構造解析に関して、見込みよりも大きな進展があった。具体的には、Kaバンド雲レーダー観測によって、渦管の空間スケールの階層構造を見出すことができた。加えて、Xバンドフェーズドアレイレーダーを用いた観測によって、これまで見てきた渦管のスケールにおいても、実は階層構造を持っていることが明らかになった。これらの成果は、積乱雲の発達度合いと大きく関連するものと期待できるため、実用化手法の高精度化および早期化に直結する成果である。
２．神戸観測において、当初予定していなかった技術の導入と革新を行った。第一に、可視カメラを多地点に導入したことによって、積雲・積乱雲の様子を録画するだけではなく、雲底の渦回転の気流を捉えることができ、レーダー観測やLESモデルシミュレーションと渦度強度の検証を行うことが可能となった。第二に、境界層レーダーのクラッター除去に関して、バンドパスフィルターを導入し大幅なノイズ除去に成功した。この手法は、気象庁の現業観測にも導入できると期待できる。第三に、都市のヒートアイランドを捉えるために、都市の風上側と都市中心部でラジオゾンデの2地点同時放球を行うことができた。地表面温度にして8度も異なることが分かり、この基礎データを用いた数値シミュレーションの意義が極めて大きくなった。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度においても、マルチセンサーによるフィールド観測を神戸にてフォローオンとして実施し、開発してきた手法の精緻化と高度化を進めるとともに、実用化検証をも進めていく。
１．生成過程の解明：神戸観測でのデータ取得に注力して事例蓄積による更なる解明を進めるだけでなく、どの現象を現業監視すべきかという提案によって基礎観測データが将来の現業観測となるような橋渡しをする。これまで通り、渦管に着目し、マルチセンサーのシームレスな解析とLESモデルの援用による統合的な生成過程のメカニズムの解明を行う。
２．発達過程の解明：最大降雨強度の定量予測に関して、雲レーダーという早期かつ細かいスケールを探知できる情報を利用したアプローチと、フェーズドアレイレーダーの高頻度データを利用したアプローチを並行して進める。特に、現在見え始めている、渦管の空間スケールの階層構造に着目し、より物理プロセスを踏まえた定量化予測手法を構築する。早期探知危険予測システムを単独積乱雲のみならず積乱雲群へ拡張する。
３．水災害予防への応用：現在に引き続き、国や地方行政と連携しながら、開発中の手法の実用化検証を行い、現業化システムとしてのレベルまで持って行く。
以上によって、5年間の成果を取りまとめる。
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[Presentation] Integrated research on state-of-the-art multi-sensors in-situ observation of storm genesis and reduction of serious disaster due to heavy rainfall2018
Author(s)
Nakakita, E., S. Oishi, K. Tsuboki, K. Nakagawa, K. Suzuki, T. Ohigashi, K. Yamaguchi, M. Ogawa, K. Souma, S. Kawamura, Y. Suzuki, H. Hashiguchi, H. Iwai, T. Shinoda, Y. Wakazuki, M. K. Yamamoto, A. Masuda, T. Ushio, and A. Adachi
Organizer
AOGS 15th Annual Meeting
Int'l Joint Research
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