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最先端の地上大気観測とデータ同化で、線状降水帯の予測精度はどこまで向上するのか?

研究課題

研究課題/領域番号 19H01983
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分17030:地球人間圏科学関連
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

吉田 智  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 主任研究官 (00571564)

研究分担者 酒井 哲  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 室長 (00377988)
柴田 泰邦  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (10305419)
瀬古 弘  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 部長 (60354445)
永井 智広  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 研究官 (30343891)
山本 真之  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 主任研究員 (90346073)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
キーワード線状降水帯 / ライダー観測 / データ同化 / ライダ / 大雨予測 / ライダー / リモートセンシング / 豪雨予測 / 水蒸気 / ウィンドプロファイラー / 水蒸気ライダ / ウィンドプロファイラ / 気温ライダ
研究開始時の研究の概要

線状降水帯と呼ばれる大雨が毎年のように発生し、甚大な被害が報告されている。線状降水帯に伴う降水量の予測精度向上には、水蒸気量・気温・風の各鉛直プロファイルの観測とそのデータ同化が重要である。データ同化とは、観測データを用いて予測精度を高める技術である。本研究では、最先端の地上大気観測器による観測を行い、線状降水帯風上側での水蒸気量・気温・風の各鉛直プロファイルを得る。結果からデータ同化を用いて、線状降水帯に伴う降水量の予測精度を向上する。

研究成果の概要

線状降水帯の多発する九州において3年間にわたり、水蒸気ライダー、ドップラーライダーを用いた観測を実施した。この観測により、6事例の線状降水帯に関連する大気下層の観測に成功した。どの事例でも線状降水帯発生前、および発生中には大気下層水蒸気量が大きく上昇することが明らかとなった。さらに観測できたうちの3事例では、大気下層水蒸気量のデータ同化により、線状降水帯に伴う大雨の予測精度向上を確認した。また、水蒸気ライダー観測データの長期間のデータ同化実験により、700hPa高度以下の大気下層で水蒸気場の推定精度が向上することを示し、水蒸気ライダー観測とデータ同化の有用性を示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、線状降水帯に関連する大気下層の水蒸気と風向風速の鉛直プロファイルの連続観測に成功した。線状降水帯に流入する潜熱供給量が本観測から初めて明らかとなり、気象学的に重要な未解決問題である線状降水帯の発生・維持メカニズムの解明につながる糸口を得た。さらに本研究では、大気下層の水蒸気量のデータ同化により、水蒸気場の改善に加え、事例は限られるものの線状降水帯に伴う大雨の予測精度が向上することを示した。近年、毎年のように線状降水帯の大雨による被害が発生しており、線状降水帯に伴う降水量の予測精度向上は国家的喫緊の課題である。本研究はこの社会的課題解決に資する。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (29件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 6件、 招待講演 2件)

  • [雑誌論文] ライダーによる地上からの水蒸気鉛直分布計測2022

    • 著者名/発表者名
      酒井哲
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 61 号: 5 ページ: 366-371

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.366

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2022-05-10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 「第34回 ライダーによる水蒸気の観測」2022

    • 著者名/発表者名
      酒井哲
    • 雑誌名

      日本リモートセンシング学会誌

      巻: 42 号: 2 ページ: 152-156

    • DOI

      10.11440/rssj.42.152

    • ISSN
      0289-7911, 1883-1184
    • 年月日
      2022-05-10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 水蒸気ライダー観測とデータ同化による線状降水帯に伴う降水量予測精度の向上2022

    • 著者名/発表者名
      水蒸気ライダー観測とデータ同化による線状降水帯に伴う降水量予測精度の向上
    • 雑誌名

      計測と制御

      巻: 61 号: 5 ページ: 372-376

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.372

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • 年月日
      2022-05-10
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lidar observations and data assimilation of low-level moist inflows causing severe local rainfall associated with a mesoscale convective system2022

    • 著者名/発表者名
      Satoru Yoshida, Tetsu Sakai, Tomohiro Nagai, Yasutaka Ikuta, Yoshinori Shoji, Hiromu Seko, Koichi Shiraishi
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 150 号: 7 ページ: 1781-1798

    • DOI

      10.1175/mwr-d-21-0213.1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Balance plot for visualizing and examining tradeoff between accuracy and data quantity of lidar water vapor measurement data2022

    • 著者名/発表者名
      A. Takahashi, T. Sakai, T. Kawabata, S. Yoshida, and N. Ueda
    • 雑誌名

      Journal of Laser Radar Society of Japan

      巻: 3 ページ: 124-135

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Observation System Simulation Experiments of Water Vapor Profiles Observed by Raman Lidar Using LETKF System2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Satoru、Yokota Sho、Seko Hiromu、Sakai Tetsu、Nagai Tomohiro
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 16 号: 0 ページ: 43-50

    • DOI

      10.2151/sola.2020-008

    • NAID

      130007797803

    • ISSN
      1349-6476
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Comparison of lower tropospheric water vapor vertical distribution measured with Raman lidar and DIAL and their impact of data assimilation in numerical weather prediction model2022

    • 著者名/発表者名
      T. Sakai, S. Yoshida, Y. Ikuta, T. Nagai, and Y. Shoji
    • 学会等名
      he 30th International Laser Radar Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 大気ライダ観測技術とその応用2022

    • 著者名/発表者名
      吉田智、酒井哲
    • 学会等名
      フォトニック研究会4月研究会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Observation and assimilation of vertical profiles of water vapor mixing ratio of low-level inflow associated with MCS2021

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T. Sakai, T. Nagai, Y. Ikuta, Y. Shoji, H. Seko, and K. Shiraishi
    • 学会等名
      he 14th International Conference on Mesoscale Convective System and High Impact Weather in East Asia
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Compact Mobile Water Vapor Raman Lidar Observations for Heavy Rainfall Prediction in Japan2021

    • 著者名/発表者名
      Sakai, T., S. Yoshida, T. Nagai, K. Shiraishi, Y. Shoji, Y. Ikuta, and H. Seko
    • 学会等名
      The Optical Society Optical Sensors and Sensing Congress The Optical Society
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 九州での水蒸気ライダー観測の初期結果2021

    • 著者名/発表者名
      吉田智、白石浩一、酒井哲、永井智広、幾田泰酵、小司禎教、瀬古弘、清水慎吾
    • 学会等名
      第24回大気ライダー研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 気象研ラマンライダーとVaisala差分吸収式ライダーによる大気下層の水蒸気分布比較観測2021

    • 著者名/発表者名
      酒井哲, 吉田智, 永井智広, 小司禎教
    • 学会等名
      第24回大気ライダー研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] DIALによる大気境界層気温鉛直分布の連続観測2021

    • 著者名/発表者名
      柴田泰邦、長澤親生、阿保真、吉田智
    • 学会等名
      第24回大気ライダー研究会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Impact of low-level moisture and convergence on initiation and development of cumulonimbus2020

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T. Sakai, T. Nagai, Y. Shoji, and H. Seko
    • 学会等名
      AGU fall meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 長崎におけるライダーによる水蒸気鉛直分布の初期観測2020

    • 著者名/発表者名
      吉田智、酒井哲、永井智広、小司禎教、瀬古弘、白石浩一、清水慎吾
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 教師なし機械学習によるラマンライダーデータのノイズ除去2020

    • 著者名/発表者名
      川畑拓矢、上里達実、横矢直人、酒井哲、吉田智、高橋温志、上田修功
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 下層水蒸気量と海風前線の対流発生への寄与 -羽田空港周辺2018年9月2日の事例-2020

    • 著者名/発表者名
      吉田 智、酒井 哲、永井智広、小司 禎教、瀬古 弘
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 観測システムシミュレーション実験を用いた水蒸気観測の影響評価2020

    • 著者名/発表者名
      吉田智,瀬古弘,酒井哲,永井智広,小司禎教, 国井勝
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 首都圏短時間強雨の環境場 - 東風の特徴 -2020

    • 著者名/発表者名
      小 司 禎 教 , 酒 井 哲 , 永 井 智 広 , 吉 田 智
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 1.3GHz帯ウィンドプロファイラの高度化2020

    • 著者名/発表者名
      山本真之、西村耕司、川村誠治、吉田智
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会ソサイエティ大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] ライダーによる大気境界層の気温鉛直分布の連続観測2020

    • 著者名/発表者名
      柴田泰邦、阿保 真、長澤親生
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 衛星搭載ライダーによるグローバルな水蒸気分布観測の提案2020

    • 著者名/発表者名
      阿保 真、長澤親生、柴田泰邦、内野 修、酒井 哲、柴田 隆、勝俣昌己
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 衛星搭載水蒸気観測用差分吸収ライダー(DIAL)の技術実証2020

    • 著者名/発表者名
      阿保 真、長澤親生、柴田泰邦、内野 修、酒井 哲、柴田 隆、衛星搭載水蒸気観測用差分吸収ライダー(DIAL)の技術実証
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] CO2-DIALによる大気境界層内での気温分布測定法2020

    • 著者名/発表者名
      柴田泰邦、長澤親生、阿保 真
    • 学会等名
      第38回レーザセンシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 衛星搭載 DIAL によるグローバルな水蒸気分布観測の提案2020

    • 著者名/発表者名
      阿保 真、長澤親生、柴田泰邦、内野 修、酒井 哲、柴田 隆、勝俣昌己、衛星搭載
    • 学会等名
      第38回レーザセンシングシンポジウム
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Sea breeze front observation with water vapor lidar and Doppler lidar at Tokyo Bay -Case of localized heavy rainfall on 19 August 2017-2020

    • 著者名/発表者名
      Sakai, T., T. Nagai, S. Yoshida, T. Kawabata, Y. Shoji, and K. Shirais
    • 学会等名
      AMS 100th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 次世代ウィンドプロファイラの研究開発2020

    • 著者名/発表者名
      本真之, 西村耕司, 川村誠治, 山口弘誠, 中北英一, 吉田智
    • 学会等名
      日本大気電気学会第98回研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 次世代ウィンドプロファイラの研究開発2020

    • 著者名/発表者名
      山本真之, 西村耕司, 川村誠治, 山口弘誠, 中北英一, 吉田智
    • 学会等名
      2020年電子情報通信学会総合大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of a mobile water vapor Raman lidar and its application for data assimilation2019

    • 著者名/発表者名
      S. Yoshida, T. Sakai, T. Nagai, S. Yokota, H. Seko, Y. Shoji, and K. Shiraishi
    • 学会等名
      Asia Oceania Geosciences Society 16th Annual Meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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