「ゲリラ豪雨」予報高精度化に向けた超高頻度・高解像度雷発光データ同化

• 研究課題/領域番号: 18K13614
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分17020:大気水圏科学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 前島 康光 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (90509564)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2022年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2019年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2018年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: データ同化 / メソ気象学 / 数値気象予報 / 気象予報 / 豪雨予測 / 気象災害 / 数値天気予報 / 局地的豪雨 / メソ気象 / 大気力学 / 気象学

研究成果の概要

暖候期を中心にしばしば発生する局地的豪雨は近年「ゲリラ豪雨」とも呼ばれ、予測が難しい気象現象の一つとされている。本課題では、最新の気象観測ビッグデータとして「雷の発光位置データ」を採用し、これを理化学研究所で開発中の数値気象予報システム“SCALE-LETKF”を用いて同化することで、「ゲリラ豪雨」の予報精度を飛躍的に高めることを目的とした研究を遂行した。本課題による成果の一環として、2022年度日本気象学会SOLA論文賞受賞を受賞した

研究成果の学術的意義や社会的意義

我が国ではほぼ毎年のように「これまで経験したことないような雨」と形容されるような豪雨が発生する状況にある一方、その予測においては、短時間で急速に発達するという物理特性に加え、災害が発生しやすい地域で具体的にどの程度降水が起きるのか、定量的に示すこは難しいという課題があった。
本研究では、これまで数値天気予報で用いられていない「雷発光データ」の同化技術を確立したこと、それによる「豪雨予測改善の道筋を立てたこと」において学術的意義を持つ。さらに、本研究成果が現業の予報等に利活用されるこによって、豪雨による社会負担軽減へつながっていくことに、社会的意義を持つ。

研究成果

• [雑誌論文] Observing System Simulation Experiments of a Rich Phased Array Weather Radar Network Covering Kyushu for the July 2020 Heavy Rainfall Event (2022)
  • 著者名/発表者名: Maejima Yasumitsu、Kawabata Takuya、Seko Hiromu、Miyoshi Takemasa
  • 雑誌名: SOLA 巻: 18 号: 0 ページ: 25-32
  • DOI: 10.2151/sola.2022-005
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Development of the Real‐Time 30‐s‐Update Big Data Assimilation System for Convective Rainfall Prediction With a Phased Array Weather Radar: Description and Preliminary Evaluation (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda T.、Amemiya A.、Otsuka S.、Lien G.‐Y.、Taylor J.、Maejima Y.、Nishizawa S.、Yamaura T.、Sueki K.、Tomita H.、Satoh S.、Ishikawa Y.、Miyoshi T.
  • 雑誌名: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 巻: 14 号: 6 ページ: 14-20
  • DOI: 10.1029/2021ms002823
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Advantage of 30‐s‐Updating Numerical Weather Prediction With a Phased‐Array Weather Radar Over Operational Nowcast for a Convective Precipitation System (2022)
  • 著者名/発表者名: Honda T.、Amemiya A.、Otsuka S.、Taylor J.、Maejima Y.、Nishizawa S.、Yamaura T.、Sueki K.、Tomita H.、Miyoshi T.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 49 号: 11 ページ: 49-60
  • DOI: 10.1029/2021gl096927
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Predictability of the July 2020 Heavy Rainfall with the SCALE-LETKF (2021)
  • 著者名/発表者名: Taylor James、Amemiya Arata、Honda Takumi、Maejima Yasumitsu、Miyoshi Takemasa
  • 雑誌名: SOLA 巻: 17 号: 0 ページ: 48-56
  • DOI: 10.2151/sola.2021-008
  • NAID: 130008002570
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of the Window Length of Four-Dimensional Local Ensemble Transform Kalman Filter: A Case of Convective Rain Event (2020)
  • 著者名/発表者名: Maejima Yasumitsu、Miyoshi Takemasa
  • 雑誌名: SOLA 巻: 16 号: 0 ページ: 37-42
  • DOI: 10.2151/sola.2020-007
  • NAID: 130007801611
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Impact of Dense and Frequent Surface Observations on 1-Minute-Update Severe Rainstorm Prediction: A Simulation Study (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu MAEJIMA, Takemasa MIYOSHI, Masaru KUNII, Hiromu SEKO, Kae SATO
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 97 号: 1 ページ: 253-273
  • DOI: 10.2151/jmsj.2019-014
  • NAID: 130007593038
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] A Control Simulation Experiment for August 2014 Severe Rainfall Event Using a Regional Model (2023)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: The 5th R-CCS International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 領域気象モデルを使った局地豪雨の制御シミュレーション実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 三好建正
  • 学会等名: 第13回データ同化ワークショップ
• [学会発表] 領域気象モデルを使った局地豪雨の制御シミュレーション実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 三好建正
  • 学会等名: 第14回理研・京大データ同化研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 富岳を用いた2021年夏季リアルタイムゲリラ豪雨予測の結果解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光
  • 学会等名: 「富岳」成果創生加速プログラム・2022年度成果報告会
  • 招待講演
• [学会発表] 令和2年7月豪雨を対象とした高密度PAWRの観測システムシミュレーション実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光
  • 学会等名: 第8回先端的データ同化と巨大アンサンブル研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 領域気象モデルを使った局地豪雨の制御シミュレーション実験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 三好建正
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度春季大会
• [学会発表] A Control Simulation Experim領域気象モデルを使った局地豪雨の制御シミュレーション実験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 三好建正
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] A Control Simulation Experiment for August 2014 Severe Rainfall Event Using a Regional Model (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: Japan Geoscience Union 2022 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 富岳を用いた2021年夏季リアルタイムゲリラ豪雨予測の結果解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 前島康光
  • 学会等名: 「富岳」成果創生加速プログラム・2022年度シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 富岳を用いた2021年夏季リアルタイムゲリラ豪雨予測の結果解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 藤田駿, 三好建正
  • 学会等名: 第24回非静力学モデルに関するワークショップ
• [学会発表] A Control Simulation Experiment for August 2014 Severe Rainfall Event Using a Regional Model (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: Europian Geosciences Union General Assembly 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Toward assimilation of high-precision 3-D lightning location data for severe thunderstorm forecast (2021)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光、冨澤 風翔、牛尾知雄、三好建正
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Mmeeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Big Data Assimilation: Real-time Demonstration Experiment of 30-second-update Forecasting in Tokyo in August 2020 (2021)
  • 著者名/発表者名: 三好建正、本田匠、雨宮新、大塚成徳、前島康光、Taylor James、富田浩文、西澤誠也、末木健太、山浦剛、石川裕、佐藤晋介、牛尾知雄、小池佳奈、星絵里香、中島研吾
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Mmeeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 高頻度・高分解能雷観測データBOLTの同化に向けた観測演算子の構築 (2021)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光、冨澤 風翔、牛尾知雄、三好建正
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度春季大会
  • 国際学会
• [学会発表] 雷観測データBOLTの同化に向けた観測演算子の設計調査 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 牛尾 知雄, 三好 建正
  • 学会等名: 日本気象学会2020年度春季大会
• [学会発表] EFSOを用いた稠密地上観測データ同化のインパクト評価 (2020)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 三好 建正
  • 学会等名: 日本気象学会2020年度秋季大会
• [学会発表] Toward assimilation of dense and frequent 3-D lightning location data for severe local thunderstorm forecast (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima, Tomoo Ushio and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: The 3rd R-CCS International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Yasumitsu Maejima, Tomoo Ushio and Takemasa Miyoshi (2020)
  • 著者名/発表者名: Toward assimilation of dense and frequent 3-D lightning location data on a severe local rainfall forecast
  • 学会等名: Japan Geoscience Union Meeting 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 高頻度・高解像度3次元 雷発光データ同化に向けた取り組み (2020)
  • 著者名/発表者名: 前島 康光, 牛尾 知雄, 三好 建正
  • 学会等名: 令和2年度 「富岳」成果創生加速プログラム成果報告会
• [学会発表] Big Data Assimilation: Real-Time Workflow for 30-Second-Update Forecasting and Perspectives Toward DA-AI Integration (2020)
  • 著者名/発表者名: Takemasa Miyoshi, Takumi Honda, Marimo Ohhigashi, Shigenori Otsuka, Arata Amemiya, Yasumitsu Maejima, Shunji Kotsuki, Yoshihiro Ishikawa, Hiromu Seko, Yoshito Yoshizaki, Naonori Ueda, Hirofumi Tomita, Yutaka Ishikawa, Shinsuke Satoh, Tomoo Ushio, Kana Koike, Yasuhiko Nakada
  • 学会等名: 100th American Meteorological Society Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Toward an integrated NWP-DA-AI system for 30-second-update precipitation prediction (2020)
  • 著者名/発表者名: Shigenori Otsuka, Yasumitsu Maejima, Pierre Tandeo, Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: ECMWF-ESA Workshop on Machine Learning for Earth System Observation and Prediction
  • 国際学会
• [学会発表] 深層学習と数値天気予報の融合による降水予測に向けて (2020)
  • 著者名/発表者名: 大塚成徳, 前島康光, Pierre Tandeo, 三好建正
  • 学会等名: 日本気象学会2020年度秋季大会
• [学会発表] Assimilating every 30-second phased array weather radar data in a torrential rainfall event on July 6, 2018 around Kobe city (2020)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima, Shigenori Otsuka and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: The 2nd R-CCS International Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] 平成30年7月豪雨を対象とした 高頻度・高解像度フェーズドアレイ気象レーダーデータ同化実験 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前島康光, 大塚成徳, 三好建正
  • 学会等名: 日本気象学会2019年度春季大会
• [学会発表] Assimilating every 30-second phased array weather radar data in a torrential rainfall event on July 6, 2018 around Kobe city (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima, Shigenori Otsuka and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2019年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Assimilating every 30-second phased array weather radar data in a torrential rainfall event on July 6, 2018 around Kobe city (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima, Shigenori Otsuka and Takemasa Miyoshi
  • 学会等名: 39th International Conference on Radar Meteorology
  • 国際学会
• [学会発表] Assimilating every 30-second phased array weather radar data in a torrential rainfall event on July 6, 2018 around Kobe city (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu MAEJIMA, Shigenori OTSUKA, Takemasa MIYOSHI
  • 学会等名: 7th International Symposium on Data Assimilation
  • 国際学会
• [学会発表] Assimilating every 30-second phased array weather radar data in a torrential rainfall event on July 6, 2018 around Kobe city (2019)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu MAEJIMA, Shigenori OTSUKA, Takemasa MIYOSHI
  • 学会等名: The 1st R-CCS Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Impact of every 30-second phased array weather radar data on simulating a torrential rainfall event on July 6, 2018 around Kobe city. (2018)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu MAEJIMA, Shigenori OTSUKA, Takemasa MIYOSHI
  • 学会等名: 5th International Workshop on Nonhydrostatic Models
  • 国際学会
• [学会発表] 高頻度・高分解能雷観測データと100 m メッシュSCALE-LETKF によるシミュレーションとの比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 前島康光, 牛尾知雄, 三好建正
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] 30-second cycle LETKF assimilation of dual phased array weather radar observations to short-range convective forecasts (2018)
  • 著者名/発表者名: James TAYLOR, Guo-Yuan LIEN, Shinsuke SATOH, Takemasa MIYOSHI, Yasumitsu MAEJIMA
  • 学会等名: 5th International Workshop on Nonhydrostatic Models
  • 国際学会
• [図書] On the Use of the Ensemble Kalman Filter for Torrential Rainfall Forecasts; Floods - Understanding Existing and Emerging Risk Drivers in a Climate Change Context (2022)
  • 著者名/発表者名: Yasumitsu Maejima
  • 総ページ数: 12
  • 出版者: Intechopen
• [備考] データ同化研究チーム 研究業績
  • URL: http://www.data-assimilation.riken.jp/jp/achievements/index.html
• [備考] 理化学研究所データ同化研究チーム
  • URL: http://www.data-assimilation.riken.jp/
• [備考] 理化学研究所計算科学研究センターデータ同化チーム2019年度研究業績
  • URL: http://www.data-assimilation.riken.jp/jp/achievements/2019.html