2020 年度実施状況報告書

雪氷災害の把握・予測に利用可能な高分解能降雪水平分布観測に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号	18K04655
研究機関	長岡技術科学大学
研究代表者	熊倉俊郎長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (00272865)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2022-03-31
キーワード	降雪地上計測 / 降雪計測機器 / 降雪レーダー計測 / 地上降雪分布 / 雪氷災害防除
研究実績の概要	光学式反射型降水判別・降水量計の経年劣化を解消するようにハードウェアを調整し、今までのものと比較観測を行ったが、受光感度を上げた結果、電気的なノイズを拾いやすくなるなどの不具合があったが、計測結果はほぼ同じになった。物理量推定は、Pythonを用いたデータ処理プログラムを新たに作成し、最短1分の降水量、降水種別を出力できるようにした。保存した生データの処理の他、RS232からのリアルタイム取得部を作成してある。風向風速による影響と降雨との区別はまだ組み込んでいない。気象レーダー関連は、大学屋上に設置した小型気象MPレーダーのデータを処理し、レーダー観測面の任意座標の各パラメータの値を抽出できるようにした。粒子判別についてはまだである。後方流跡線解析については、防災科学技術研究所雪氷防災研究センターで行っている冬季12時間ごとの予報結果を用い、2019年2月について3次元の風向風速結果から後方流跡線解析した。これにより、レーダー観測面に当たった座標と時刻からレーダーデータを抽出することになる。小型マイクロ波ドップラー装置については、反射強度については反射型と同様な統計処理が必要であるが、同じ時間幅で周波数解析を行って良いかは不定期に通り過ぎる粒子群を考えると即答できない。そこで、短期的なドップラー速度分布が長期的な分布とどう違うかを検証することとした。地上観測点を多数取れなくなったことが検証に影響を与えるかをみるため、新潟県内のアメダス観測点で地上降雪量（降水量計）と上空降雪量（レーダー）の有無を比較してみた。2018年2月のアメダス観測降水量と気象庁合成レーダーを用い、長岡では全降水事例に対して48%は上空で降水が観測されていないことがわかった。よって、観測点が少なくとも観測期間が長ければ検証には問題ないことが示された。
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計画に対してほぼ順調に推移している。当初の計画では雪氷研のMPレーダーの後方流跡線解析値と反射型の多点計測で地上観測降雪量を把握・検証するものであったが、反射型の個数が確保できなくなったことは既に報告済み、加えて研究計画にはない追加の気象レーダー1式が加わったと小型ドップラー装置が利用可能となっている。よって、レーダーと後方流跡線解析から求めることができる地上降水量分布に関しては強化される方向に、地上降雪観測を用いた検証については若干後退する方向ではあるが、検証地点数については観測期間を長くすることで解消できる見込みであり、大きな痛手ではない。よって、(2)の評定とした。
今後の研究の推進方策	反射型については、物理量出力プログラムに雨との判別と風向風速依存性を機見込めば終了である。解決策は昨年度の報告書で示した。風向風速については、確かに粒子毎の時系列反射強度変化である程度推定可能であることは解析済みである。後方流跡線解析とレーダー観測については、結合を行い地上降水量マップを作成し、アメダス観測点、雪氷防災研究センターなどの既存観測点の長期データで検証する。2020年度は降雪事例が多いが1月上旬の最適な事例で屋上レーダーが故障で停止していた。当初利用予定としていた雪氷防災研究センターのレーダーデータを用いることも考える。ドップラー装置については、引き続き検討を行うとともに、粒子個数を積極的に調整できる雪氷研での人工降雪装置での実験も行う。ただし、ドップラー装置についてもメーカーサイドでは積極的な事業としないが、研究には協力いただける。
次年度使用額が生じた理由	前年度に引き続き、全世界的な新型コロナウィルス感染症対策により、予定していた他県での観測は新庄での屋内実験以外は実施できなかった。また、特に学生の活動が顕著に低下したことにより研究や観測についても遅れまたは実施できないなどの不具合が生じた。その分を総括者が分担したが限度がある。今年度も同様な可能性が高いが、何とか実施していきたい。使用計画については、新庄での実験は決定しているが、人数制限により1,2名のみ参加する予定である。学会はオンライン等に変更になる可能性が高いため旅費の使用は無い。計算機資源を拡充する計画を先年度は立てたが、まだ開発中ということもあり実施していないため、今年度は実施したい。