| 研究課題/領域番号 |
20K04092
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 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 |
足立 アホロ 気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 併任(第三研究室) (80354520)
|
|---|
| 研究分担者 |
石元 裕史 気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 部長 (70281136)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2025-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 二重偏波レーダー / 雨滴粒径分布推定 / 偏波パラメータ / レーダーシミュレーター / 雨滴粒径分布 / 雨の粒径分布推定 / 温度依存性 / 雨の粒径分布 / 豪雨 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
豪雨をもたらす積乱雲の内部では大粒の雨が多数形成されている。そこで雲内の雨の大きさが推定できれば、危険な雲とそうでない雲を事前に探知できる可能性がある。しかし積乱雲の内部は雨風に加え雷があり航空機による観測は困難である。その一方レーダーによる雨粒の大きさの推定精度は、計算の複雑さから従来は不十分であった。そこで本研究ではこれまで開発してきたレーダーシミュレーターを改良し、二重偏波レーダーの観測と組み合わせることで、雲内部の雨の粒径分布（単位体積の大気中に、直径何ミリの雨がそれぞれ何個あるか）を高精度に推定する手法を開発し、大粒の雨がどこで生成しているかを調べ豪雨の発生メカニズムの解明を目指す。
|
| 研究実績の概要 |
本研究課題の中心となるのはレーダーシミュレーターの開発と、これを用いた二重偏波レーダーで観測される偏波パラメータから雨の粒径分布を推定する手法の開発である。雨の粒径分布は単位体積の大気中の各雨粒の数をその大きさ別に表したもので、平均直径(D0)、数密度(Nw)、形状指数(μ)の3個のパラメータで 規定されるガンマ函数で近似できることが知られている。粒径分布が分かれば降水強度など単位体積の大気中の雨に関する平均値のほか、これを構成する雨粒の大きさと個数も分かるため、大粒の雨の有無や、時間変化から雨がどのように成長しているかを推定できる。粒径分布の3つのパラメータのうちμは各直径の雨 粒の個数の割合を表すため、雨滴成長の解析に重要である。しかし非線形方程式を解く必要があり、これまで偏波パラメータから解析的に推定することは世界的にもされていない。そこで本課題ではシミュレーターを改良し、相関係数(ρhv)からμを推定する手法を開発した。相関係数は偏波レーダーで得られるデータの一つだがこれまで定量的に利用されてこなかった。これは、従来のレーダーの出力が時間的に不安定で相関係数が低下するため、精度が不十分であったためである。しかし本研究で用いるレーダーは送信素子に従来の真空管ではなくトランジスタを用いており出力が格段に安定しているためρhvは理論値に極めて近く利用が可能となった。そこで本課題ではシミュレーターを高度化し、相関係数からμを推定する手法の開発と改良、地上観測装置との比較による精度の検証を行っている。また、これまでに開発した手法を気象庁レーダーのデータに応用し、平均直径の大きい（大粒の）雨が上昇流によって持ち上げられる高度が高いほど、つまり積雲内部の上昇流が強いほど、豪雨になる傾向があるという結果が得られた。この結果について国際学会誌に投稿し、論文として受理・刊行された。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
昨年度から引き続きレーダーシミュレーターの開発と改良を行い、2021年の冬に観測されたにかなり強い雨(180mm/h)を地上観測装置で観測できたためこれを元に今回作成したアルゴリズムの検証と改良を行なっている。また検証に際にはレーダーが観測した雨の位置と地上観測装置の位置を補正するプログラムを別途開発した。これはレーダーで観測される雨は上空であり、比較・検証に用いる地上観測装置のある地上に落下するまでの時間差と風により雨粒が水平方向に移流することを補正するもので、昨年度の比較結果よりも高い精度を示す結果が得られた。これについては4月の国際学会で公表した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
これまで主として2021年冬の豪事例について解析を行ってきたが、2022年の夏に発生した別の豪雨事例についても解析を始めた。これらの事例を比較することにより季節（温度）による精度の違いについても検証を進めていく予定である。
|
