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2022 Fiscal Year Annual Research Report

Development of a heavy rainfall prediction method combining numerical weather prediction models and deep learning methods

Research Project

Project/Area Number 19H02246
Research InstitutionUniversity of Yamanashi

Principal Investigator

相馬 一義  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (40452320)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 古屋 貴彦  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (00770835)
宮本 崇  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (30637989)
馬籠 純  山梨大学, 大学院総合研究部, 准教授 (70377597)
石平 博  山梨大学, 大学院総合研究部, 教授 (80293439)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords深層学習 / 機械学習 / 数値気象モデル / 降雨予測
Outline of Annual Research Achievements

研究代表者らは,数値気象モデルCReSiBUCによる数時間から1日先予測結果を入力し,ショートカット接続を含む深層畳み込みニューラルネットワーク(U-Net)を用いて降水量分布を補正する豪雨予測手法を構築・改良してきた.
2022~2023年度には,開発した豪雨予測手法の汎用性に関して,インドネシア・ブラヴィジャヤ大学 DIAN SISINGGIH博士,SRI WAHYUNI博士を山梨大学へ招いて議論を行った.インドネシアを含む日本国内に留まらない手法適用と,その検証及び活用方策に関する議論を踏まえて,手法の汎用性確保へ向けたさらなる改良を検討した.
さらに,深層学習に数値気象モデル出力を入力する際のデータ拡張手法について検討した.これまでの手法では境界付近を除いた数値気象モデル出力(160セル×160セル)について40セル×40セルに分割し,ストライドを8セルとして平行移動するデータ拡張を適用していた.このストライドを20セル,40セルと変化させた実験を行った.汎用性確保へ向けた議論の結果も踏まえ,補正後の降水量について気象庁解析雨量と比較して,スレットスコア(観測・予測とも降水無しのセルを除いたセル総数)・捕捉率(観測・予測とも降水有のセル数/観測で降水有のセル数)・空振り率(観測で降水無・予測で降水有のセル数/予測で降水有のセル数)を算出した.降水の有無については閾値1mm/hr・3mm/hr・5mm/hrを用いた.その結果,台風に伴う水平規模の大きな降水(一つの降水域が直径数十km程度)に関して,これまでの手法と比較してストライドを40セルに設定した実験において高いスレットスコアが見られた.捕捉率,空振り率についても検討したところ,補正によって閾値5mm/hrでも捕捉率が向上し,強い雨域を表現可能になったことがスレットスコアの向上に寄与したと考えられる.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 6 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Remarks (1 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Ruhuna(スリランカ)

    • Country Name
      SRI LANKA
    • Counterpart Institution
      University of Ruhuna
  • [Int'l Joint Research] Brawijaya University/Sultan Agung Islamic University(インドネシア)

    • Country Name
      INDONESIA
    • Counterpart Institution
      Brawijaya University/Sultan Agung Islamic University
  • [Journal Article] Projection of climate change effects on flood inundation in the Gin River basin, Sri Lanka2024

    • Author(s)
      J.M.M.U. Jayapadma, Kazuyoshi Souma, Hiroshi Ishidaira, Jun Magome, and T.N. Wickramaarachchi
    • Journal Title

      Proceedings of IAHS

      Volume: 386 Pages: 33-40

    • DOI

      10.5194/piahs-386-33-2024,

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Impact of Climate Change on Flood Peak Discharges and Inundated Area in the Gin River Basin, Sri Lanka2023

    • Author(s)
      J.M.M.U. Jayapadma, K. Souma, H. Ishidaira, J. Magome, T.N. Wickramaarachchi
    • Journal Title

      Proceedings of the 19th Annual Meeting of the Asia Oceania Geosciences Society (AOGS 2022)

      Volume: - Pages: 62-64

    • DOI

      10.1142/9789811275449_0021

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The Effect of Incorporation of Embankment Information for Flood Simulation of the Gin River, Sri Lanka2022

    • Author(s)
      J.M.M.U. Jayapadma, Kazuyoshi Souma, Hiroshi Ishidaira, Jun Magome, and T.N. Wickramaarachchi
    • Journal Title

      Journal of Disaster Research

      Volume: 17(3) Pages: 475-486

    • DOI

      10.20965/jdr.2022.p0475

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] IMPACT OF LAND USE CHANGE ON FLOOD PEAK DISCHARGES AND RUNOFF VOLUMES AT THE CATCHMENT SCALE2022

    • Author(s)
      J.M.M.U. Jayapadma, T.N. Wickramaarachchi, G.H.A.C. Silva, H. Ishidaira, J. Magome, and K. Souma
    • Journal Title

      Proceedings of the 18th Annual Meeting of the Asia Oceania Geosciences Society (AOGS 2021)

      Volume: - Pages: 79-81

    • DOI

      10.1142/9789811260100_0027

    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] DeepDiffusion: Unsupervised Learning of Retrieval-Adapted Representations via Diffusion-Based Ranking on Latent Feature Manifold2022

    • Author(s)
      Takahiko Furuya, Ryutarou Ohbuchi
    • Journal Title

      IEEE Access

      Volume: 10 Pages: 116287-116301

    • DOI

      10.1109/ACCESS.2022.3218909

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hyperplane patch mixing-and-folding decoder and weighted chamfer distance loss for 3D point set reconstruction2022

    • Author(s)
      Takahiko Furuya, Wujie Liu, Ryutarou Ohbuchi, Zhenzhong Kuang
    • Journal Title

      The Visual Computer

      Volume: - Pages: 1-18

    • DOI

      10.1007/s00371-022-02652-6

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Projection of climate change effects on flood inundation in the Gin River basin, Sri Lanka2023

    • Author(s)
      J.M.M.U. Jayapadma, Kazuyoshi Souma, Hiroshi Ishidaira, Jun Magome, and T.N. Wickramaarachchi
    • Organizer
      The 9th International Conference on Flood Management
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 地デジ放送波を用いた神戸市における晴天日の水蒸気量変動推定に関する検討2023

    • Author(s)
      松本楓土, 田中杜, 相馬一義, 花土弘, 川村誠治, 金丸佳矢, 山口弘誠, 村瀬公崇, 中川勝広
    • Organizer
      第31回地球環境シンポジウム
  • [Presentation] 深層学習を用いた短期降水予測補正手法におけるデータ拡張の影響評価2023

    • Author(s)
      松田聖矢, 倉上健, 相馬一義, 蘇田憲司, 小島光平, 小畑宏夢, 宮本崇, 馬籠純, 石平博
    • Organizer
      第31回地球環境シンポジウム
  • [Presentation] 素因と誘因を考慮した土砂災害危険度現況推定の2022年台風15号への適用2023

    • Author(s)
      野村俊介, 平野英孝, 相馬一義, 宮本崇, 石平博, 馬籠純, 倉上健
    • Organizer
      第31回地球環境シンポジウム
  • [Presentation] Impact of Climate Change on Flood Peak Discharges and Inundated Area in the Gin River Basin, Sri Lanka2022

    • Author(s)
      J.M.M.U. Jayapadma, K. Souma, H. Ishidaira, J. Magome, T.N. Wickramaarachchi
    • Organizer
      19th Annual Meeting of the Asia Oceania Geosciences Society (AOGS 2022)
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 富士川周辺地域における素因と誘因を考慮した土砂災害危険度現況推定手法の構築2022

    • Author(s)
      平野 英孝, 相馬 一義, 宮本 崇, 石平 博, 馬籠 純, 黒田 晴, 倉上 健
    • Organizer
      第3回 AI・データサイエンスシンポジウム
  • [Remarks] 研究紹介ホームページ(相馬)

    • URL

      https://www.ccn.yamanashi.ac.jp/~ksohma/

URL: 

Published: 2024-12-25  

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