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2017 年度 実績報告書

気流構造の解明に基づくノンスーパーセル竜巻の発生予測の高精度化

研究課題

研究課題/領域番号 15H02994
研究機関高知大学

研究代表者

佐々 浩司  高知大学, 教育研究部自然科学系理学部門, 教授 (50263968)

研究分担者 本田 理恵  高知大学, 教育研究部自然科学系理学部門, 教授 (80253334)
宮城 弘守  宮崎大学, 工学部, 助教 (90219741)
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード竜巻 / レーダー / 突風災害 / 室内実験 / PIV / 画像解析 / 深層学習
研究実績の概要

ノンスーパーセル発生環境の再現について、一般風の中に冷気外出流が斜行して侵入するような、より現実の状況に近い環境を再現する実験を行なった結果、わずかな相対的気流速度の違いにより形成される局地前線の位置と、そこにおける水平シアーの方向が変化することを明らかにした。これに応じて、竜巻状渦が形成されやすい環境が上昇流域に安定した局地前線が形成される場合であることや、形成される竜巻状渦の回転方向も水平シアーの方向に対応して変化することを明らかにした。さらに局地前線先端の水平渦をティルティングにより立ち上げることにより、逆回転する一対の渦が形成される可能性も示した。
レーダーサイトに設置した監視カメラにより2017年9月17日に複数発生した竜巻を捉えることに成功した。このうち、物部レーダーサイトで捉えた渦は小規模な積乱雲ながらレーダーによっても反時計回転の渦を捉えるとともに、ちょうど地上観測地点を設置した城山高校上を通過した竜巻に対応して風向の急変や1hPa程度の気圧急低下、16m/s程度の最大瞬間風速を観測し、映像と合わせて竜巻であることを確認した。一方、安芸市に発生した2個の竜巻については、監視カメラで克明に漏斗雲を捉えていたにも関わらず、親雲が比較的小径の降水粒子で構成された積雲であったため、レーダーでは捕捉できなかった。
これらの監視カメラ画像を機械学習の一種である深層学習のうち、Yoloアルゴリズムを用いることにより、別途撮影された100枚程度の竜巻漏斗雲の教師画像を用いてレーダーで捕捉できない竜巻も3秒以内に検出可能であることを明らかにした。初期解析では解析アルゴリズムに合わせた画像変形などにより検出精度は比較的低かったが、改良点が明確になり、最終的に検出率は70%に向上した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (15件) (うち国際学会 3件)

  • [雑誌論文] ネットワークカメラを用いた災害情報マイニングの試みー深層学習による竜巻とその前兆状態の検出ー2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 祐貴,檜垣 啓汰,中山 慎也,本田 理恵,佐々 浩司
    • 雑誌名

      DEIM Forum 2018

      巻: - ページ: 1-8

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Laboratory Experiment of Non-Supercell Tornado Genesis on Local Front2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Sassa, Misa Komatsubara
    • 雑誌名

      Proc. of APCWE9

      巻: - ページ: 1-4

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] ネットワークカメラを用いた災害情報マイニングの試みー深層学習による竜巻とその前兆状態の検出ー2018

    • 著者名/発表者名
      藤井 祐貴,檜垣 啓汰,中山 慎也,本田 理恵,佐々 浩司
    • 学会等名
      DEIM Forum 2018
  • [学会発表] 深層学習による漏斗雲の自動検知の試み2018

    • 著者名/発表者名
      本田理恵,佐々浩司,檜垣啓汰,藤井祐貴,中山慎也
    • 学会等名
      日本気象学会2018年度春季大会
  • [学会発表] 竜巻をもたらす局地前線における水平シアーの再現2017

    • 著者名/発表者名
      佐々浩司
    • 学会等名
      日本流体力学会中四国九州支部第19回支部講演会
  • [学会発表] 冷気外出流に伴う竜巻発生環境の再現実験2017

    • 著者名/発表者名
      佐々浩司、小松原美沙
    • 学会等名
      日本風工学会年次大会
  • [学会発表] 2016年10月5日に高知で発生した竜巻親雲の構造2017

    • 著者名/発表者名
      湯浅惣一郎、佐々浩司
    • 学会等名
      日本気象学会2017年度春季大会
  • [学会発表] 冷気外出流の局地前線で形成される竜巻状渦2017

    • 著者名/発表者名
      佐々浩司、西井章
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2017
  • [学会発表] ドップラーレーダーにより検出される渦の視線距離依存性2017

    • 著者名/発表者名
      佐々浩司、西藤大輝
    • 学会等名
      日本流体力学会年会2017
  • [学会発表] レーダーネットワークを活用した統合防災システムの構築2017

    • 著者名/発表者名
      山中稔、佐々浩司、橋本学、中川一、川池健司、張浩、森牧人、村田文絵、寺尾徹
    • 学会等名
      第54回自然災害科学総合シンポジウム
  • [学会発表] Mini supercell accompanied by multiple vortex tornado in Kochi, Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Sassa, Soichiro Yuasa
    • 学会等名
      ECSS2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Measurement of the three dimensional velocity field of tornado-like vortex by the experimental study2017

    • 著者名/発表者名
      Saki Tanimoto, Koji Sassa
    • 学会等名
      ECSS2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 気象監視カメラのための自動特徴抽出アルゴリズムの検討 -1.雲領域自動抽出 -2017

    • 著者名/発表者名
      藤井祐貴、檜垣啓汰、本田理恵、佐々浩司
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
  • [学会発表] 気象監視カメラのための自動特徴抽出アルゴリズムの検討 -2.漏斗雲の抽出 -2017

    • 著者名/発表者名
      檜垣啓汰、藤井祐貴、本田理恵、佐々浩司
    • 学会等名
      電気関係学会四国支部連合大会
  • [学会発表] Photogrammetric detection of funnel clouds2017

    • 著者名/発表者名
      Koji Sassa, Rie Honda, Keita Higaki, Yuki Fujii
    • 学会等名
      ISEC2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 定点カメラを用いた雲画像による気流計測と竜巻自動検出の試み2017

    • 著者名/発表者名
      佐々浩司、本田理恵、檜垣啓汰、藤井祐貴、中山慎也
    • 学会等名
      日本流体力学会中四国九州支部第20回支部講演会
  • [学会発表] 2017年9月11日に高知県沿岸部で発生した複数の竜巻2017

    • 著者名/発表者名
      佐々浩司、西井章
    • 学会等名
      日本気象学会関西支部第1回例会

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公開日: 2018-12-17  

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