船上搭載型GNSSによる海上可降水量観測システムの構築

• 研究課題/領域番号: 17K18963
• 研究種目: 挑戦的研究(萌芽)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 社会システム工学、安全工学、防災工学およびその関連分野
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 藤田 実季子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究プログラム), 研究員 (50426293)
• 研究分担者: 山田 朋人 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (10554959) ; 菊森 佳幹 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(水災害・リスクマネジメント国際センター), 研究員 (20415003) ; 牛山 朋来 国立研究開発法人土木研究所, 土木研究所(水災害・リスクマネジメント国際センター), 研究員 (50466257)
• 研究期間 (年度): 2017-06-30 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2017年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
• キーワード: GNSS可降水量 / 船舶観測 / 観測システムシミュレーション実験 / LETKF / GPS可降水量 / OSSE / 自然現象観測・予測 / 数値予報

研究成果の概要

降水現象の発生発達には水蒸気の輸送が深く関係し、特に日本では海上での水蒸気量の把握は豪雨予測において極めて重要である。本研究では船舶上で安定的に海上の可降水量（水蒸気量の鉛直積算値）を観測できるGNSS衛星を用いたシステムの開発と、海上可降水量のインパクトに関する統計的評価を実施した。
リアルタイム観測が可能なGNSS解析システムを船上に構築し精度評価を行ったところこれまでのGNSS可降水量と同等の精度が得られた。インパクト調査では水蒸気輸送量が大きい海域の水蒸気データを数値モデルに同化することで風下側の豪雨の予測精度の改善がみられた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究の実験により、船舶上でのリアルタイム可降水量観測は実現の可能性が非常に高いことがわかった。今後実用が本格化するCLAS/MADOCAといった衛星経由のGNSS解析向け補助データ配信サービスを利用することで、インターネット回線を介せずにリアルタイムで海上可降水量を観測できる可能性が高い。またこのようなデータを気象予測に活用すれば豪雨などの予測精度を改善できる可能性が高い。

研究成果

• [雑誌論文] 札幌圏における複数のドップラーレーダを組み合わせた線状降水帯の風速場 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大屋祐太，山田朋人
  • 雑誌名: 土木学会北海道支部論文報告集 巻: 76
• [雑誌論文] 複数の気象要素と画像解析を用いた前線の抽出方法 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮本真希，山田朋人
  • 雑誌名: 土木学会北海道支部論文報告集 巻: 76
• [雑誌論文] ディスドロメータを用いた海上における2013年夏季の降雨観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: OKACHI Hiroki、YAMADA Tomohito J.、WATANABE Yasunori、SARUWATARI Ayumi、OHTSUKA Junichi、MORI Nobuhito、BABA Yasuyuki、KUBO Teruhiro、NINOMIYA Junichi、UCHIYAMA Yusuke、MIZUTANI Hideaki
  • 雑誌名: 土木学会論文集Ｇ（環境） 巻: 75 号: 5 ページ: I_41-I_46
  • DOI: 10.2208/jscejer.75.I_41
  • NAID: 130007822002
  • ISSN: 2185-6648
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analyses of Extreme Precipitation Associated with the Kinugawa River Flood in September 2015 Using a Large Ensemble Downscaling Experiment (2019)
  • 著者名/発表者名: FUJITA Mikiko、SATO Tomonori、YAMADA Tomohito J.、KAWAZOE Sho、NAKANO Masuo、ITO Kosuke
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 97 号: 2 ページ: 387-401
  • DOI: 10.2151/jmsj.2019-022
  • NAID: 130007623951
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] 札幌圏における複数のドップラーレーダを組み合わせた線状降水帯の風速場 (2020)
  • 著者名/発表者名: 大屋祐太, 山田朋人
  • 学会等名: 令和元年度 土木学会北海道支部 年次技術研究発表会
• [学会発表] 複数の気象要素と画像解析を用いた前線の抽出方法 (2020)
  • 著者名/発表者名: 宮本真希, 山田朋人
  • 学会等名: 令和元年度 土木学会北海道支部 年次技術研究発表会
• [学会発表] 「ちきゅう」&DONETを活用した海底~大気の同時貫通観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 有吉 慶介, 飯沼 卓史, 西田 周平, 町田 祐弥, 宮澤 泰正, 美山 透, 内田 裕, 永野 憲, 脇田 昌 英, 藤田 実季子,桑谷 立, 藤原 周, 木元 克典, 中野 善之, 川合 義美, 市川 香, 長谷川 拓也, 吉田 聡, 藤 亜希子
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2019年大会
• [学会発表] ちきゅう・新青丸・勢水丸と連携した潮岬での陸域気象観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉田 聡, 有吉 慶介, 小松 幸生, 立花 義裕, 藤田 実季子, 他25名
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2019年大会
• [学会発表] Preliminary results of study on a relationship between convective activity and meso-scale SST gradient based on in-situ measurements. (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunio Yoneyama, Mikiko Fujita, Qoosaku Moteki, Satoru Yokoi, Ryuichi Shirooka
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 2019 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] How we can obtain true humidity data for the YMC campaign? (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunio Yoneyama, Mikiko Fujita, Satoru Yokoi, Junko Suzuki, Ryuichi Shirooka, Esperanza O. Cayanan
  • 学会等名: Australian Meteorological and Oceanography Society Annual Meeting 2019 and the International Conference on Tropical Meteorology and Oceanography
  • 国際学会
• [学会発表] A plan for study on a relationship between convective activity and SST based on YMC-BSM 2018 in-situ measurements (2019)
  • 著者名/発表者名: Kunio Yoneyama, Mikiko Fujita, Qoosaku Moteki, Iwao Ueki
  • 学会等名: American Geophysical Union 2019 Fall Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Influence of sea spray, randrop and wave age on momentum, latent and sensible heat exchange at the lower atmospheric boundary layer (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 山田朋人
  • 学会等名: Typhoon semiar, 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Dependence of drag coefficient on sea spray, raindrop and wave state (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲
  • 学会等名: Civil Engineering Conference in the Asian Region
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of windy and rainy conditions on the momentum and heat exchange at the lower atmospheric boundary layer (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 山田朋人
  • 学会等名: Waves in sea environment
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of sea spray, rainfall and wave age on the air-sea flux interaction under severe windy conditions (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 山田朋人
  • 学会等名: International workshop on tropical cyclone ocean interaction in the north pacific
  • 国際学会
• [学会発表] ディスドロメータを用いた海上における2013年夏季の降雨観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 山田朋人, 渡部靖憲, 猿渡亜由未, 大塚淳一, 森信人, 馬場康之, 水谷英郎, 久保輝広, 二宮順一, 内山雄介
  • 学会等名: 第27回地球環境シンポジウム
• [学会発表] Field observation of rainfall, ocean spray and wave with X-band radar in summer season of 2018 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 藤吉康志, 山田朋人
  • 学会等名: AsiaPEX Kickoff Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Three dimensional wind field in Rain-Shaped Rain Band around Sapporo 2014 using three radars (2019)
  • 著者名/発表者名: 大屋祐太, 山田朋人
  • 学会等名: AsiaPEX Kickoff Conference 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Xバンドレーダを用いた暴風下での野外観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 馬場康之, 久保輝広, 藤吉康志, 山田朋人
  • 学会等名: 水文・水資源学会2019年度研究発表会
• [学会発表] FIELD OBSERVATION OF RAINFALL AND OCEAN WAVES WITH X-BAND RADAR IN SUMMER SEASON OF 2018 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡地寛季, 藤吉康志, 山田朋人
  • 学会等名: International conference on radar meteorology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Three dimensional wind field of Line-Shaped Rain Bands in Japan using doppler-radars (2019)
  • 著者名/発表者名: 大屋祐太, 山田朋人
  • 学会等名: International conference on radar meteorology 2019
  • 国際学会
• [学会発表] Meteorological Field Observation using Multiple Doppler Radar (2019)
  • 著者名/発表者名: 大屋祐太, 山田朋人
  • 学会等名: Lecture series on the meteorological issues in Tropics
  • 国際学会
• [学会発表] 「ちきゅう」&DONET のトータル観測ステーション計画（経過報告） (2019)
  • 著者名/発表者名: 有吉慶介, 美山透, 脇田昌英, 内田裕, 木元克典, 中野善之, 藤原周, 永野憲, 西田周平, 町田祐弥, 宮澤泰正, 桑谷立, 藤田実季子, 川合義美, 青池寛, 市川香, 酒見亮佑, 油布圭, 吉田聡, 藤亜希子, 長谷川拓也
  • 学会等名: ブルーアースサイエンス・テク2019
• [学会発表] A total station plan combined with "D/V Chikyu" and DONET:Simultaneous observation from seafloor to atmosphere (2018)
  • 著者名/発表者名: Keisuke Ariyoshi, Shuhei Nishida, Yuya Machida, Takeshi Iinuma, Kan Aoike, Hiroshi Uchida, Akira Nagano, Takuya Hasegawa, Mikiko Fujita, Toru Miyama, Yasumasa Miyazawa, Akira Kuwano-Yoshida, Masahide Wakita, Akiko To, Tatsu Kuwatani, Kaoru Ichikawa
  • 学会等名: 2018 OCEANS - MTS/IEEE Kobe Techno-Oceans, OCEANS - Kobe 2018
• [学会発表] 船舶搭載GPS PWV の同化インパクト実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牛山朋來、瀬古 弘、藤田実季子、小司禎教
  • 学会等名: 日本気象学会2017年度秋季大会
• [備考] Water vapor database
  • URL: http://watervapor.jamstec.go.jp/