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ユニット内研究会

水・土砂防災研究ユニットでは、豪雨、強風、土砂崩れ、洪水、高潮などによる災害に関して特定の研究テーマにとらわれずに集う研究会を定期的に行なっています。ご関心のある方は、どなたでも是非ご参加下さい。

 第23回 2015年3月26日(木)13:00−16:00 本館316室

ALOS/PALSAR衛星画像を用いた波浪パラメータの推算 発表者:西村悠希(富山大理学部)

要旨:人工衛星を用いた地球観測データは幅広い分野で使用されており、今後も利用度が増すと考えられる。本研究では陸域観測技術衛星「だいち」(ALOS)のPLALSR画像より波浪パラメータ(波長・波向)の推算を行い、波浪の空間分布の把握を目指した。解析対象は日本海福井港沖であり、2008年4月24日22:20と2009年1月25日22:22に撮影された衛星画像を用いた。波浪パラメータ推算のため、高速フーリエ変換を用いた2次元スペクトル解析を行い、解析結果をNOWPHAS観測データや波浪推算モデルWAVE WATCH 靴凌篁桟覯未犯羈咾垢襪海箸如解析誤差を算出した。本発表はその解析方法と結果について紹介する。

低気圧によって発生する日本海の高波浪 発表者:松浦知徳・毛利興治・岡本卓也(富山大学大学院理工学研究部)

要旨:日本海沿岸における高波浪は,冬季の温帯低気圧の発生・発達に伴ってしばしば発生している.最近では,2008年2月下旬,富山湾における特有の高波浪「寄り回り波」により浸水害が起きた.また,2012年4月上旬,爆弾低気圧に伴って発生・発達した高波浪として,日本海東北沖で10mを超えるものが観測された.本発表では,日本海上空の温帯低気圧の特徴(進路、風速等)によって,どのように高波浪の発生・発達が異なるのか,2008年2月下旬と2012年4月上旬の日本海高波浪に対するWAVE WATCH 轡魯ぅ鵐疋ャストの結果を比較しながらそれらの特性を示す.

 第22回 2014年8月1日(金)15:00−16:00 第5会議室(本館1階)

太陽光発電予測に向けた気象庁メソモデル(MSM)の日射予測改良 発表者:下瀬 健一

要旨:
太陽光発電は気象要素(日射量・気温など)によってその発電電力量が変動する。太陽光発電が電力系統に大量に導入された場合,気象要素の変化に応じて火力発電などの発電電力量を調整する必要がある。この調整に失敗すると大停電につながる恐れがあるため,気象要素の変化をあらかじめ把握し電力の運用計画を立てなければならない。そのため,気象予測は電力系統の安定運用に欠かせない情報であり,その精度が非常に重要となる。本発表では,翌日をターゲットとした太陽光発電予測において気象庁メソモデル(MSM)の日射予測を用いることを想定し,MSM日射予測の誤差の検証やその改良について行った内容について紹介する。

 第21回 2012年11月14日(水)15:00−16:00 本館316室

Estimating rainfall amounts in mountainous regions using X-band dual polarization radar (Xバンド二重偏波レーダーを用いた山岳地域における降水雨量推定) 発表者:P.C. Shakti

要旨:

 第20回 2012年5月15日(火)10:00−12:00 本館316室

Radar Network for Urban Flood and Sever Weather Monitoring 発表者:Chandra教授 (コロラド州立大学)

要旨:

Evaluation of Possibility of Using Vertical Integrated Liquid Water Content in Nowcasting System 発表者:平野洪賓

要旨:
After years of development and preliminary testing, polarimetric multiparameter radar is on the way of becoming the standard for operational weather radar systems in Japan. The precipitation parameters derived from polarimetric multiparameter radar have been proved have better performances than from conventional radar. To date, the most commonly used products of radar for measuring and estimating precipitation is the rainfall rate. However, the rainfall rate tends to have a slight time delay compared with rain gauge measurements, in particular the case of “Pulse” type convective rainfall. Vertically Integrated Liquid water content (VIL) is a convenient parameter that includes vertical information on total water but does not need to consider the microphysical processes of rainfall. In this research, we derived VIL values from X-band polarimetric multiparameter radar and compared them to surface rain-gauge observations to evaluate the potential of using VIL as an indicator of local severe storms in nowcasting system.

Rainfall estimation in mountainous regions using X-band dual polarization radar 発表者:Shakti P.C., M. Maki, S. Shimizu, T. Maesaka, D.-S. Kim(NIED), D.-I. Lee(Department of Environmental Atmospheric Sciences, Pukyong National University, Busan, South Korea) and H. Iida(Japan Weather Association)

要旨:
Accurate estimate of precipitation is always essential for the mitigation of natural disasters and the proper management of water resources. Recently, there has been a rapid expansion in the use of operational X-band polarimetric weather radars in urban areas to monitor localized heavy rainfalls that cause urban flash flooding. But, over the mountainous region, it is still challenge job to get the quantitative precipitation estimates because of their heights with complex topography. In those regions, the probability of bias on reflectivity (ZH) is always high due to the presence of partial beam blockage (PBB).
Two approaches to correcting the PBB of radar reflectivity in mountainous areas were evaluated using X-band dual polarization radar data from the Hakone mountain region, Kanto, Japan. The comparatively simple DEM method calculates the power loss in the received signal based on the geometrical relationship between radar beams and a digital elevation model (DEM). The second approach, the modified DEM method, attempts to account for unknown power losses related to ground clutter, hardware calibration errors, etc. Comparison between ground truth data and reflectivity data corrected by both methods suggests that the DEM method was unable to correct beam blockage problems, but that the modified DEM data were in generally good agreement with the ground truth data. We also estimated 10-minute rainfall amounts using reflectivity corrected by the modified DEM method, and compared these with data from a network of raingauges in the mountainous region. In general, the results show good agreement between radar estimates and raingauge measurements. Based on our results, we conclude that the modified DEM method offers a suitable solution to the problem of beam blockage in mountainous regions provided that the beam blockage rate is less than 70%.
Key words: X-band polarimetric radar, Reflectivity, Partial beam blockage, DEM, Rainfall

'First echo' behavior associated with cumulonimbus development observed by Ka-band Doppler radar 発表者:櫻井南海子

要旨:
Simultaneous observations of cumulonimbi by a Ka-band Doppler radar (KaDR) and an X-band polarimetric Doppler radar (MP-X) were performed during the summer of 2011 in the Kanto region, Japan to study the process of cumulonimbus initiation and development. A cumulonimbus developed in the mountainous western part of the Kanto region on the morning of 18 August 2011, and its initiation and development were observed by the KaDR and the MP-X. We labeled each echo newly detected in a range height indicator (RHI) or plan position indicator (PPI) scan as a ‘first echo (FE)’. In the developing stage, FEs occurred one after another, and the echo top height and maximum reflectivity of individual echo gradually increased. The maximum echo top height of the cumulonimbus grew to 12 km. In the beginning of the developing stage, no echo was detected by the MP-X for more than 25 minutes. After the FE was detected by the MP-X the time lag between FE detection by the KaDR and the MP-X tended to be smaller as the cumulonimbus developed. In the first half
of the developing stage, the FE appeared between 2 and 5 km in height. In contrast, the appearance height of the FE stepped up to between 5 and 12 km in the second half of the developing stage. These results suggest that the ascent of appearance height of FE is one of key factors in the prediction of deep convection that may cause local heavy rainfall.

Validation of Composite Map of Networked X-band Polarimetric Radar Parameters 発表者:Kim Dong-Soon

要旨:
This paper aims to determine the accuracy of composite polarimetric variables (ZH, ZDR, and KDP) and rainfall rates derived from a network of four X-band polarimetric radar stations during localized convective precipitation over Tokyo on 28 September, 2010, by comparison with data from a Joss–Waldvogel disdrometer, and a surface rain gauge network. The four X-band polarimetric radars were complementary with respect to signal extinction, and they yielded composite maps of the polarimetric radar parameters and rainfall rates. The composite maps were validated by cross-comparison of data from the four individual radar stations, and by ground-truthing with surface observations. The raindrop size distribution (median volume diameter and normalized number concentration) was estimated from the composite maps of polarimetric parameters, and validated by the disdrometer data. We found that composite polarimetric radar parameters can provide useful information, not only for hydrological applications, but also for microphysical analysis.

 第19回 2012年3月13日(火)14:00−16:00 本館316室

Environment Canada and Nowcasting 発表者:Paul Joe (Chair, Working Group on Nowcasting Research; Research Scientist, Environment Canada)

要旨:
The Working Group on Nowcasting Research is part of the World Weather Research Program of the World Meteorological Organization. It is responsible for advancing, promoting and increasing capacity of nowcasting for members. It does this with hosting symposia, specialty meeting, training workshops, research development (RDP) and forecast demonstration projects (FDP). It works closely with other Working Groups. The requirements and benefits of RDP's and FDP's will be illustrated with examples from three projects already conducted (S2K, B08, SNOW-V10) and others planned (FROST-14). Environment Canada participated in the planning and implementation of these projects as well as planning for the Pan American Games in 2015 (PA15) through the CARDS (Canadian Radar Decision Support) system and also in the development of new nowcasting systems ABOM (Adapted Blending of Observations and Models), INTW (INTegrated Weighting) and TEB (Town Energy Balance modeling). These also in clude use of 1 km and 250m numerical weather prediction models). High impact weather in an urban environment has been identified by the WWRP as an important area to advance. PA15 and TOMACS are two projects that will focus on this important problem.

Nowcasting demands for an Urban City and Aviation Community 発表者:Peter Ping-Wah Li (Hong Kong Observatory; WMO/WWRP Working Group in Nowcasting Research)

要旨:
The Hong Kong Observatory (HKO) has been developing and operating a nowcasting system named SWIRLS (Short-range Warning In Rainstorm of Localized Systems) for predicting very-short-range (0-3 hour ahead) convection related severe weather to affect the city for providing forecasting and warning services to the general public and to support local government’s decision-making. SWIRLS was developed back in the end of 90s initially for QPF (Quantitative Precipitation Forecast) but has been expanded to cover other significant convective weather, such as lightning, hail and downburst since then. To meet the increasing demands from the public and other stakeholders, SWIRLS has extended its forecast range to 6 hours ahead by blending with high resolution mesoscale NWP model (Non-Hydrostatic Model, NHM, of JMA). The blended nowcasting system is named RAPIDS. Meanwhile, the application domain has been extended to cover the aviation community as well as public utility services. With the advance of the tracking algorithm of SWIRLS, the availability of more remote sensing observations, such as lightning location system, together with the introduction of more sophisticated NWP component, RAPIDS has also been upgraded to provide better performed nowcasting services.
This talk will present an overview of the development of SWIRLS and its variant system, such as RAPIDS, ATLAS (Airport Thunderstorm and Lighting Alerting System), ATNS (Aviation Thunderstorm Nowcasting System) and ENS (Ensemble Nowcasting System). We will also point out the challenges ahead and highlight the future research and development efforts in nowcasting science and services for the city and the aviation community worldwide.

 第18回 2011年11月16日(水)11:00−12:00 本館316室

メソ気象モデルWRFによる海上風計算とその問題点   発表者:嶋田進(岐阜大学)

要旨:
メソ気象モデルは,衛星搭載型合成開口レーダーと同様に,現場観測値を必要としない洋上力資源量調査手法(海上風推定手法)の一つとして注目されている.メソ気象モデルを用いることで高時空間解像度の海上風計算結果が比較的容易に利用可能になるものの,実際の海上における現場観測値がそもそも不足しているため,実際のパフォーマンス(計算精度)はこれまでよく分かっていなかった.本発表では,洋上風力発電の大規模導入を背景に海上風の現場観測,さらには数値計算に関する研究が精力的に行われている欧州での動向を紹介しつつ,日本沿岸における海上風現場観測値,ウィンドプロファイラおよび合成開口レーダーとの比較より,メソ気象モデルWRFによる海上風計算の精度および現状で明らかになっている特性・問題点を報告する.

 第17回 2011年9月13日(火)9:00−10:00 本館316室

富山湾特有のうねり −寄りまわり波−   発表者:松浦知徳(富山大学)

要旨:
「寄りまわり波」は富山湾において、海上風が必ずしも強くない時にも発生し、しばしば浸水害を引き起こすうねり性の波浪である。最近では2008年2月に襲来し、富山湾沿岸に大きな被害をもたらした。この寄りまわり波について日本海の低気圧や富山湾の海底地形との関連に焦点をあてて、その特性を紹介する。

 第16回 2011年3月2日(水)16:00−17:30 本館316室 

Introduction of Korean radars and international collaborative research works of GEAR Laboratory, Dept. of Environmental Atmospheric Sciences, Pukyong National University, Korea (GRL in Korea & Japan, SoWMEX in Taiwan, NIED and Kanazawa in Japan)  

発表者:Lee Dong-In(釜慶国立大学(Department of Environmental Atmospheric Sciences, Pukyong National University, Korea))

要旨:
In Korea, many radars are operated by several purposes (weather forecasting, flood control, and flight control etc.) from KMA, MCT, and Air Force. I will briefly introduce them with com-parison.

Severe weather phenomena like a heavy rainfall occur in Korean peninsula, Japan, Taiwan and China. Natural disasters are concentrated in summer monsoon season in each country and their damages are also increased every year.

Global Research Laboratory of PKNU-HyARC Observation Network for East China Sea (GRL-PHONE) was established on June 1, 2006, for the purpose of reduction and prediction of natural disaster caused by severe weather and understanding of mechanism of heavy precipitation system in the East China Sea. And joint observation research of SoWMEX/TiMREX (Southwest Monsoon Experiment/Terrain-influenced Monsoon Rainfall Experiment) in Taiwan was accom-plished to improve the QPE/QPF during monsoon season and we had an intensive field experi-ment to understand physical process associated with the terrain-influenced heavy precipitation systems near Tokyo metropolitan city. Aerosol particles were observed on the tower of Ieodo ocean research station located in 150km southern area from Marado to know the fluctuation of oceanic aerosols with horizontal and vertical wind fields.

For these research projects, we continuously plan international field experiments to obtain var-ious data using meteorological instruments such as dual polarimetric radar, AWS, radiosonde, UVW anemometer, rain gauge, LPC aerosol counter, and disdrometers (POSS, Parsivel, JWD and 2DVD).

Key words: GRL-PHONE, SoWMEX/TiMREX, QPE/QPF, Aerosol Particles

Statistical relationship between topography and the distribution of summer precipitation in the Kanto region,Japan

発表者:P.C. Shakti

要旨:
This paper presents the statistical analysis of the relationship between precipitation and topography in the Kanto region of Japan during the summer season (June, July, August and September). Weather radar precipitation data during the years 2007-2009, with a horizontal resolution of 1 km and a time resolution of 10 minutes, were analysed. For the first step, hourly and daily precipitations were performed under different precipitation thresholds to examine the precipitation amount and frequency distribution over mountainous area. The results show that light and moderate precipitation indicates a good dependency on elevation, while strong precipitation does not show such dependency. We also analysed the spatial correlation of precipitation distributions in the study area; the results specify the rate of decreasing correlation with increasing the distance for different thresholds precipitation of hourly and daily precipitation.

Key words: statistical analysis, precipitation, mountain, weather radar, correlation

 第15回 2010年12月21日(火)15:30−17:30 研究交流棟 第1セミナー室

15:30−16:10  発表者:吉野純助教(岐阜大学 工学研究科環境エネルギーシステム専攻)

要旨:
・大気・海洋力学的手法に基づく伊勢湾の可能最大高潮・波浪の評価
台風渦位ボーガスと大気−海洋−波浪結合モデルにより,現在・将来気候における名古屋港での可能最大高潮と可能最大波浪を力学的に評価した.ここで,「可能最大高潮」と「可能最大波浪」とは,現在・将来気候において発生しうる最大規模の台風(可能最大強度に達した台風)が最悪の進路で直撃した時に生じる最大の「潮位偏差」と「有義波高」と定義する.台風渦位ボーガスは,「軸対称台風モデル」と「渦位逆変換法」により構成され,可能最大強度の台風気象場を合理的に作成でき,台風初期値化手法として用いることで様々な進路で台風を直撃させることができる.地球温暖化による海水面温度上昇の結果として,可能最大高潮は6.5m(A1Bシナリオ2099年),可能最大波浪は2.8m(A1Bシナリオ2099年)となり.名古屋港において計画天端高を超える規模の高潮が発生する可能性が明らかとなった.

・モデルアンサンブル予報による2010年7月可児豪雨の予測可能性
2010年7月に発生した岐阜県可児市における豪雨事例について,メソ気象モデルMM5によるアンサンブル予報による予測可能性について検討した.アンサンブル予報には,マルチパラメタリゼーション法を採用し,異なる物理過程スキームの組み合わせにより計32個のアンサンブルメンバーを作成した.初期条件としては,1)気象庁GSMの初期値を用いた場合(同化なし)と2)気象庁GSMの初期値に対してレーダーデータ同化手法を適用した場合(同化あり)の2種類を適用した.計32ケースのアンサンブル予報の結果より,個々の決定論的予報にはばらつきが大きいものの,可児豪雨の発生箇所をかなり精度良く予測できる可能性が示された.また,同化なしと同化ありを比較した場合,同化ありの方がより高い精度で発生箇所を絞り込めることが明らかとなった.

16:20−17:30  発表者:安田孝志教授(岐阜大学 工学研究科環境エネルギーシステム専攻)

要旨:
・ハリケーン・カトリーナの被災地の今と昔(5年前)
今回(11月18〜20日),5年前(2005年11月末)に現地調査を行ったハリケーン・カトリーナの被災地を再訪し,この目で見た復旧・復興状況について報告する.
特に,堤防復旧工事に見るアメリカの底力と徹底さ,その一方で失われたコミュニティーは容易には戻らないことを紹介したい.

・気象庁ナウキャストと合成レーダーGPVに基づく1時間内降水予測
気象庁から配信される降水ナウキャストと1km格子合成レーダーエコーGPVを基に,ナウキャストを上回る精度の降水予測手法を開発した.その概要と結果について紹介したい.

 第14回 2010年8月27日(金)16:00−17:00 研究交流棟 第1セミナー室

偏波パラメータを用いた降水タイプ分類  発表者:出世 ゆかり

要旨:
 これまでにも従来の気象レーダーや地上気象観測データを用いることにより、降水域を主に対流性降水と層状性降水に分類する降水タイプ分類法がいくつか提案されてきた。またこれらの降水タイプ分類法は、降雨強度の定量的推定や、潜熱加熱プロファイルの推定など、気象学の多くの分野で利用され多大な貢献を果たしてきた。しかし、各降水タイプと雲物理構造(雨滴サイズの空間分布や0度高度付近の降水粒子の種類とその空間分布など)の対応については未解明の点が多く残されている。例えば、衛星搭載レーダー(TRMM)の降水強度推定アルゴリズムでは対流性降水と層状性降水それぞれに応じたDSDモデルが仮定されているが、より高精度の降水強度推定アルゴリズムの開発とその実利用に向けては、観測データに基づいた雲物理構造の整理や、雲物理情報に基づく新たな降水タイプ分類法の開発が期待されている。
 降水システム内の降水粒子に関する雲物理情報を3次元的に得られる唯一の手段が偏波レーダー観測である。本発表では、沖縄本島に設置された情報通信研究機構のCバンド偏波レーダーによって梅雨前線周辺で観測された、3つの降水タイプ(層状性タイプ・孤立型対流性タイプ・層状埋込型対流性タイプ)における偏波パラメータの特徴について紹介する。またこの結果をもとに、対流層状分類に融解層の有無を考慮した新しい降水タイプ分類法を開発し、梅雨期の対流性降水システムに適応した事例についても紹介する。

 第13回 2010年6月17日(木)15:00−17:00 研究交流棟 第1セミナー室

高潮の高精度計算のための多重σ座標系海洋モデルCCMとバースト層モデル  発表者:村上 智一

要旨:
本研究会では,‖申摘匣舵厳漏ね離皀妊CCMを用いた大気−海洋−波浪結合モデルおよび▲弌璽好帆悒皀妊襪鮠匆陲垢襦イ海譴蕕蓮ち瓦胴眥を精度良く計算するために開発したものであり,その具体的な研究内容は以下である.

‖申摘匣舵厳漏ね離皀妊CCMを用いた大気−海洋−波浪結合モデル
本研究は,台風0416号による瀬戸内海全域における高潮の再現を通して広域高潮に対する海上風および外洋からの海水流入の重要性を実証するとともに,その再現に気象モデルおよび多重σ座標系海洋モデルが有用となることを示したものである.具体的には,ここで用いた大気−海洋−波浪結合モデルによって,瀬戸内海全域の高潮が高精度に再現できることを実測潮位との比較によって実証するとともに,従来の計算手法である経験的台風モデルおよびσ座標系を用いた計算も併せて行い,前者では海上風を過小評価,後者では海水流入を過大評価することを示し,本事例のような広域高潮の高精度な再現には気象モデルによる台風下の気象場の記述および多重σ座標系海洋モデルによる海水流動記述が有用となることを明らかにした.

▲弌璽好帆悒皀妊
台風直下のような強風時の海面下に形成される強乱流境界層(非対数則層)は,有義波高相当の厚さを持ち,台風強度を決定付ける海洋表層の水温分布やバルク係数などに大きな影響を与える.そのため,この非対数則境界層のレイノルズ応力のモデル化は,温暖化による台風強大化の可能性が高いこともあり,高潮・波浪外力を決定する台風強度の予測精度向上に必須の課題となっている.しかしながら,砕波の影響を強く受ける非対数則境界層では,平均流起源のせん断乱流よりも砕波やそれに伴う気泡の混入などによる乱流成分が卓越するため,そこでのレイノルズ応力を平均流と渦粘性係数の積(ブジネスクの渦粘性仮定)で表そうとするCraig・Bannerのモデル(1994)など従来のモデルでは,レイノルズ応力を正しく記述できない.そこで本研究では,この問題を解決できる非対数則層の新たなレイノルズ応力モデル(以降,バースト層モデルと呼称)を開発し,実験値と比較することでそのモデル化が適切であることを実証する.

海洋大循環における引き込み現象と間欠性(Entrainment and intermittency in an oceanic general circulation)  発表者:下川 信也

要旨:
海洋大循環における時間変動する外力(季節変動風応力)に対する非線形的な応答を1.5層準地衡流モデルとエネルギー平衡モデルを使って調べた。数値実験において、変化するパラメータは、季節変動外力の振幅のみである。外力の振幅が増加するにつれて、非線形系にしばしば観測される(外力の周期の2倍の周期への)引き込み現象と(on-off型の)間欠性が現れた。これらの現象は、黒潮とその続流域のような亜熱帯循環の強流域における(年周期から10年周期の)変動の生成メカニズムと特性に関係していると考えられる。

(English Abstract)
In an oceanic general circulation, nonlinear responses of the ocean under time-dependent external forcing (seasonally changing wind stress) are investigated using a 1.5 layer quasigeostrophic model and a simple energy balance model. In the experiments, the variable parameter is the amplitude of external seasonal forcing only. We found that entrainment (at two times the period of the forcing) and intermittency (on–off type), phenomena often seen in nonlinear systems, emerge with increasing amplitude of the forcing. They seem to be related to the generation mechanism and characteristics of long-term (from interannual to decadal) variations in the strong current region of subtropical gyres such as the Kuroshio and its extension region.

 第12回 2010年5月14日(金)16:00−17:00 研究交流棟 第1セミナー室

梅雨期における長江下流域で観測された対流セルの長寿命化メカニズム (Longevity Mechanism of Convective Cells observed in the Downstream Region of the Yangtze River during the Meiyu Periods)  発表者:清水 慎吾

要旨:
2001年梅雨期に長江下流域で観測されたレインバンド内の長寿命対流セルの三次元構造と維持メカニズムを解明することを目的とし、トリプルドップラーレーダ解析と雲解像数値モデル(CReSS)を用いた数値実験を行った。観測されたレインバンドは風上方向に新しい対流セルを次々と発生させるバックビルディング型形成過程を持っていた。長寿命対流セル(寿命90分)は中層の相対湿度は100%に近く、かつ湿潤断熱減率に近い気温減率をもつ環境場で形成された。観測と数値実験の結果から、長寿命対流セルは以下の4つの特徴を持っていた:

1) 対流圏下層における準定常的な南西流入気流、
2) 準定常的な下層収束に伴う長寿命の上昇流、
3) 4 m/s 以下の弱い下降流、
4) 弱い下降流の誘因となった弱い蒸発冷却

対流セル内の弱い下降流は冷気外出流を形成しなかったことから、流入気流は暖湿空気を対流セルに供給し続けることが可能となり、対流セルは90分間維持したと考えられる。下降気流の強さに対する中層の相対湿度の影響を調べるために、高度1.5 kmから5.0 kmにおける中層の相対湿度を10%づつ乾燥させる感度実験を行った。中層湿度を下げると、冷気外出流が強まり、対流セルの寿命が短くなったことから、中層の湿度が対流セルの寿命に大きな影響を与えていることが分かった。さらに、中層湿度に加えて、下降流の強さに対する環境場の気温減率の影響を数値実験から調べた。本研究で観測された、湿潤な環境場における弱い蒸発冷却によって形成される弱い下降流が引き起こす対流セルの長寿命化のメカニズムは、環境場の気温減率が湿潤断熱減率に近づくほど有効になることが分かった。

本研究で明らかにした中層湿度および気温減率と対流セルの寿命の関係について、2001年と2002年に長江下流域で行われた集中観測期間内で観測された1348個の対流セルについての統計解析によって実証することができた。従って、弱い蒸発冷却による弱い下降流は、梅雨期のように、湿潤で、かつ、気温減率が湿潤断熱減率に近い環境場においては、対流セルの寿命を長寿命化させる重要な要素の一つであると分かった。

(English Abstract)
Triple-Doppler radar analysis and a cloud-resolving storm simulator (CReSS) were used to investigate the three-dimensional structure and longevity mechanism of a long-lived convective cell within a rainband, observed in the downstream region of the Yangtze River during a Meiyu Period. In the rainband, new convective cells successively generated in an upstream direction, which is called a back-building type. The cell formed in an environment with high mid-level relative humidity (RH =~ 100 %) and a lapse rate close to moist-diabatic rate below the melting layer. The convective cell had the following four characteristics features:

(1) a persistent storm-relative southeasterly inflow in lower layer,
(2) long-lived updraft associated with persistent low-level convergence,
(3) weak downdraft (less than 4 m/s),and
(4) weak evaporative cooling associated with the weak downdraft.

The weak downdraft did not produce outflow moving ahead of the convective cell; consequently, the inflow was able to supply warm, moist air, meaning that the convective cell was maintained for 90 minutes. To clarify the influence of mid-level RH on downdraft strength, sensitivity experiments were conducted with varying RH between 1.5 and 5.0 km above sea level. With decreasing mid-level RH, outflow increased and the convective cell became short-lived.

Based on the results of ideal experiments investigating the effects of temperature lapse rate and mid-level RH on downdraft strength, the longevity mechanism associated with a weak downdraft driven by weak evaporative cooling would be active in an environment approaching the moist-adiabatic rate. The proposed relationship between mid-level RH and cell duration was confirmed by a statistical analysis of 1348 convective cells observed as part of a field experiment conducted during 2001 and 2002. Therefore, weak downdraft driven by weak evaporative cooling is considered a key mechanism in controlling the longevity of convective cells in a moist environment with a lapse rate close to moist-adiabatic rate, as occurred during the Meiyu season.

 第11回 2010年3月30日(火)10:00−12:00 研究交流棟 第1セミナー室

土砂災害発生予測システム開発に関する研究ー消防における土砂災害監視警戒についてー  発表者:植竹 政樹

要旨:

発表者:矢崎 忍

要旨:

リアルタイム浸水危険度予測研究の現状とその背景となった研究活動  発表者:中根 和郎

要旨:
 MPレーダ雨量情報(5分毎の500m×500m格子の雨量数値)を使用し、いつ頃、どこが、どの程度、浸水して危険になるのかを10分毎に、1時間先まで、10m格子で予測し、インターネットを通じで迅速に情報提供する、次世代の浸水予測情報の活用研究を神奈川県藤沢市南部で行っている。このシステムでは10m格子の土地利用データ、標高データ、河川網データ、道路網データ、下水道網データ等を用い、河川の流量計算、下水道マンホールへの雨水の流入量計算、道路と下水道を一体化した1次元ネットワーク水理計算を行っている。これらデータの作成方法および計算手法は大型降雨装置を使った表面流出実験、フィールドでの長期間の水文観測、災害調査、少しづつ積み上げてきた分布型タンクモデル流出計算手法の開発、予測結果の相互運用型Web GISシステムによる情報提供などの積み重ねによって出来上がったものである。本発表ではその背景を振り返って紹介する。

 第10回 2009年10月9日(金)16:00−17:00 研究交流棟 第3会議室

2009年8月に栃木県鹿沼市で実施したKaバンド雲レーダ集中観測の報告  発表者:櫻井 南海子

要旨:

 第9回 2009年10月7日(水)10:00−11:00 研究本館3F316号室

Retrievals of 3-Dimensional Raindrop Size Distribution using X-band Polarimetric Radar Measurements  発表者:金 東順

Abstract:
 New algorithms based on the self-consistency principle for rain attenuation correction of reflectivity ZH and differential reflectivity ZDR are presented for X-band radar. The proposed algorithm calculates the optimum coefficients of the relationship between the specific attenuation coefficient and the specific differential phase every 1 km along a slant range. The attenuation corrected ZDR is calculated from the reflectivity at horizontal polarization and the reflectivity at vertical polarization after attenuation correction. The new rain attenuation correction algorithm is applied to RHI scans as well as PPI volume scans data observed by MP-X radar which is operated by the National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED) in Japan. Comparisons of the corrected ZH and ZDR with those calculated by drop size distribution measured by disdrometers show good agreements.

 The two governing parameters Nw (normalized concentration) and D0 (drop median diameter) of a normalized gamma DSD are estimated from the corrected ZH, ZDR, and KDP based on“constrained-gamma” method. The method is applied to PPI and RHI data of the Typhoon rain band to retrieve three dimensional distributions of DSD. The retrieved DSD parameters agree fairly well with disdrometer data. The results of this paper demonstrate that high-quality correction and retrieval DSDs could be derived from X-band polarimetric radars.

 第8回 2009年6月26日(金)15:00−16:00 研究交流棟 第1セミナー室

ヒートアイランドの数値解析について  発表者:平野 洪賓

要旨:
 都市の気温が周辺郊外より高くなるヒートアイラン現象の研究は19世紀初頭にロンドンで行われた観測研究にさかのぼることができる。初期の簡易観測・統計研究を経て,1969年にMyrup氏によって最初のヒートアイランド数値解析モデルが発表された。以来,シミュレーション研究はヒートアイランドの時間・空間的分布を再現する手法として,研究者や行政,企業など広い分野から注目を集めてきた。現在一般的に使われているヒートアイランド数値解析モデルは,解析対象領域のスケールによって大まかに街区スケールモデルと建物スケールモデルの2つのグループに分けることができる。街区スケールモデルの水平解像度は数百メートルから数キロメートル程度であり,都市空間の全体像を捉えられるため都市計画マスタープランなどの作成にも活用されている。また,街区スケールモデルをメソスケール気象モデルと結合させ,都市域における気象・気候解析精度の向上や都市キャノピー層と上層大気の相互影響解明を目的とする研究も多く見られる。一方,建物スケールのモデルは水平解像度が数メートルのものが多く,個々の建物,樹木の形態を表現することができるため建築物,街区の設計などに応用できる。本報では,ヒートアイランド研究のレビューと筆者がこれまでに実施したヒートアイランド数値解析研究の紹介を行う予定である。

 第7回 2009年2月10日(火)10:00−11:00

降雨中の電波伝搬と散乱現象 ― 問題の発端から現在の研究までの流れ ―  発表者:小口 知宏

要旨:
 1957年に郵政省電波研究所(現,独立行政法人,情報通信研究機構)に於いてミリ波の空間伝搬の研究が始まり,降雨中の伝搬実験から雨によるミリ波の減衰が水平偏波と垂直偏波で少し違う事が分かった.雨滴の変形がその原因であるとして変形雨滴による散乱計算などが行われた結果,実験結果をうまく説明することが出来た.偏波による減衰差はほんのわずかであるが,降雨中の電波伝搬と散乱現象に偏波面効果があることを示す重要な実験成果であり,後の直交二偏波通信に於ける偏波間の混信,レーダによる正確な雨量の測定,降水粒子の判別,さらには多重散乱現象と偏波の問題等に繋がって行くことになる.本報告では,この様な研究の展開を時間的な流れに従って概観する.

 第6回 2008年11月14日(金)16:00−17:00

表層崩壊に与える地質の影響および崩壊周期について  発表者:若月 強

要旨:
 地質が違うと斜面の土層厚や物性,表層崩壊の発生頻度が異なることはよく知られている.しかし,地質と表層崩壊との関係は,まだまだ不明瞭な点が多い.私はこれまで,阿武隈山地や日高山地,沖縄島,韓半島などに分布する花崗岩質岩石(花崗岩,花崗閃緑岩,花崗岩質片麻岩)や泥質岩,礫岩などを基盤岩とする表層崩壊地において,現地計測や試料分析を行なうことにより,基盤岩や風化土層の物理力学的性質や鉱物化学的性質を調べてきた.その結果をもとに,以下の3つに関して考察した;(1) 岩石風化による土層形成と斜面崩壊,(2) 簡易貫入試験機を用いた土層の物性値推定法,(3) 花崗岩斜面における土層形成速度と崩壊周期の推定.今回はこれらの結果について発表する.

 第5回 2008年3月28日(金)13:00−17:00

回転系の粘性流  −海洋大循環における外部流・内部流−  発表者:松浦 知徳

                              発表者:富永 雅樹

 第4回 2008年2月28日(木)13:00−14:00

Precipitation system studies at the northern part of the East China Sea in summer season, 2006 and 2007     presenter:Dong-In Lee, Dong-Soon Kim and Keun-OK Lee (Pukyong National University, Pusan)

Abstract:
 Meteorological observations were carried out near the southern part of Korean peninsula (northern part of the East China Sea) which are influenced by several severe weather such as Changma, Baiu fronts and Typhoons etc. using POSS disdrometer, raingauges, filter papers, radiosonde and radars.

In Jun. 22 - July 10, 2006, we had field experiment at Marado and Jejudo and obtained some results at 4 cases of heavy precipitation systems; {Changma front (Case 1), Strong low pressure accompanied by Changma front (Case 2), Changma front indirectly influenced by typhoon “EWINIAR” (Case 3) and direct Typhoon “EWINIAR” (Case 4) } in Jejudo and Marado island. In case 3, there was the heaviest rainfall at Gosan (188.5 mm), Jejudo and Marado (82 mm) in July 8, 2006.

In 2007, we had field observations at Taramajima (Jun. 2 - 17) in Japan, Ieodo (Jun. 8 -14) and Chujado (Jun. 21 - Jul. 10) in Korea. For the data analyses, we used the NCEP/NCAR reanalysis data and GOES-9 Satellite images to understand the synoptic condition. Dual Doppler analysis was done to know the precipitation and wind field system using Jindo and Seongsan S-band radar data. In addition, radiosonde observation was accomplished to know the vertical thermodynamic situation at every 6 or 12 hrs in a day.

More detailed contents will be presented at seminar room.

 第3回 2007年12月20日(木)15:00−17:00

(15:00-16:00) 計算機シミュレーションによる崩壊土砂被災域の推定  発表者:矢崎 忍

要旨:
 崩壊のシミュレーションは、崩壊発生に至るまでの土層内部における過程(降雨の浸透による土壌水分の増加と土層重量の増大、地下水位の発生、間隙水圧の上昇による土層の強度低下等からの崩壊域および発生時刻の予測)と、崩壊発生後の土砂の運動過程(流下速度の分布および時間変化、土砂の到達範囲の推定)のいずれに対しても適用される。今回の発表は、後者の崩壊土砂の運動に関するものである。 崩壊土砂の運動モデルは、連続式と運動方程式を連立したものであり、これを数値的に解いて解を得る。ここでは差分法による離散化と、現在得られている暫定的な結果を示す。

(16:00-17:00) 亜熱帯湿潤域におけるメソ対流系内の対流セルの維持機構に関する研究  発表者:清水 慎吾

要旨:
 本研究は亜熱帯湿潤域におけるメソ対流系内の対流セルの維持機構に関する研究である。亜熱帯湿潤域は対流圏下層が湿潤である事と大きな年降水量で特徴づけられる。最近の研究では亜熱帯湿潤域におけるメソ対流系は、これまでの数十年で研究が盛んに行われた米国中央部の乾燥域におけるメソ対流系とは異なる性質を持つことが報告されている。本研究では、特にメソ対流系内の対流セルの寿命の違いに注目し、対流セルの維持機構を調べた。亜熱帯湿潤域では対流圏中層の湿度が高ければ、対流セル内で弱い下降流が形成されるため、対流セルの世代交代が遅い準定常的なメソ対流系が形成されることを提案した。2000年5月24日に関東平野で観測された団塊状メソ対流系と、2001年と2002年の梅雨期に行われた長江下流域における豪雨集中観測で得られた2つの線状メソ対流系をサンプルとして、複数台のドップラーレーダによるデュアルドップラーレーダ解析と雲解像モデルCReSSを用いて、メソ対流系の構造、形成機構、および維持機構を調べた。

団塊状メソ対流系は、下降流が非常に弱いことを除いて、北米乾燥域で典型的に見られるスーパーセルとよく似た構造を持っていた。観測されたスーパーセルは、不安定で、 鉛直シアーが大きく、対流圏下層が湿潤な(高度3 km以下で相対湿度が60-90 %)環境場で発達した。デュアルドップラーレーダ解析によって、このスーパーセルは、典型的なスーパーセルに見られる“フック状エコー”、”オーバーハング構造”、“強い鉛直渦度を伴う上昇流”を持っていることがわかった。しかし、”弱い下降流”、”弱い冷気外出流”、 ”30分程度の短い寿命”、および、積乱雲の発達に必要な暖かく湿った下層で流入する気流(流入気流)が弱かったという4つの顕著に異なる特徴も明らかにされた。この”弱い流入気流”と”弱い冷気外出流”の収束する位置が上昇流の真下に位置し続けたことでスーパーセルが形成された。雲解像モデルCReSSを用いた数値シミュレーションで高度3 km以下の湿潤層で、非常に小さい蒸発冷却率を持つ弱い下降流が再現された。その小さい蒸発冷却率が弱い下降流および弱い外出流をもたらした主な原因だった。外出流が弱く初期上昇流が流入気流と切り離されなかったので、弱い流入気流が暖湿空気を30分間上昇気流に供給し続けることができた。湿潤環境場では弱い外出流と弱い流入気流のバランスの結果、スーパーセルが形成されることがわかった。

2つの線状メソ対流系は融解層以下が乾燥した環境場のバック形成型レインバンドとよく似た構造を持っていた。2つのバック形成型レインバンドは対流圏の下層風と中層風の風向がほぼ同じで、風速が大きく異なる環境場で発達した。このような風系場では熱帯でしばしば観測されるスコールラインは発生せずに、バック形成型レインバンドが発生しやすいことが知られている。1つのバック形成型レインバンドは90分を越える寿命を持つ対流セルを持っており、対流圏中層が湿潤な環境場で発達した。もう1つのバック形成型レインバンドは寿命の短い対流セルを持ち、対流圏中層が乾燥した環境場で発達した。デュアルドップラーレーダ解析によると、対流圏中層が湿潤な環境では乾燥した環境場よりも弱い下降流が見られた。CReSSによる再現実験によって、対流圏中層が乾燥した環境場では湿潤環境場に比べて蒸発冷却による温位降下が大きかったことが明らかにされた。湿潤環境場では雨滴の蒸発冷却が抑制され弱い下降流が形成された。この弱い下降流は暖湿空気の流入を阻害せず、このためメソ対流系内の対流セルの寿命が長くなることがわかった。長寿命の対流セルは定常的なバック形成型レインバンドを形成し、反対に短寿命の対流セルは世代交代が頻繁に起こるバック形成型レインバンドを形成した。

亜熱帯湿潤域における団塊状および線状メソ対流系の維持機構を説明する上で、メソ対流系内の対流セルの維持機構を調べることが重要である。北米乾燥域のメソ対流系の維持機構は、短寿命の対流セルが効率よく組織化できるかどうかで説明できる。一方、亜熱帯湿潤域のメソ対流系の維持機構は、対流圏中層の湿度によって対流セルの寿命が変わるため、対流セルの組織化と寿命の両方を考慮して説明されるべきである。本研究は、対流セルの寿命を考慮することで、効率よく組織化したが短寿命であったスーパーセルや効率よく組織化し、かつ長寿命であったバック形成型を統一的に説明した。

 第2回 2007年9月12日(火)13:30−15:30

(13:30-14:30) 2007年の梅雨明けについて  発表者:鈴木 真一

要旨:
 気象庁の全球客観解析データを用いて、2007年の梅雨明けの過程について考察する。まず、いつが「梅雨明け」の時期として適当であったと考えられるか、850hPa の相当温位を梅雨明けの指標として用いて考察する。次に、対流圏下層での暖湿な空気が梅雨明けに際してどのように日本列島を覆ったか、対流圏の循環場の変化と、偏西風ジェットに沿って伝搬する擾乱との関連を述べる。7月下旬から8月始めにかけての梅雨明け前後における日本付近の対流圏上層の循環には、中国大陸上のブロッキング的な循環と、北緯50度付近を伝搬したロスビー波の相互作用が重要な役割を果たしていると思われる。余裕があれば、2006年の梅雨明けについても紹介し、2007年との比較を行う。

(14:30-15:30) 自己組織化マップ手法を用いた気候パターンの分類  発表者:井芹慶彦

要旨:
 エルニーニョ現象のような異常現象の発生が世界各地の気象に与える影響について様々な研究が行われている。しかし、日本のような中緯度域における気象の変動要因を分析する際には、エルニーニョ現象のみならず、アリューシャン低気圧の発達等といった他の気候要因についても同時に考慮する必要があると考えられる。そこで本研究では,複雑な関連性を持つ高次元データの分類やパターン抽出を行える自己組織化マップ(SOM;Self-organizing maps)という手法を用いて気候を表す4つの指標を分類し、福岡市の気温・降水量との対応関係について解析した。また、現在行っている研究として、日本を中心とするアジア・太平洋域の気候場をSOMで分類した結果等についても報告する予定である。

 第1回 2007年6月18日(月)13:30−17:00

(13:30-14:10) 西部北太平洋における夏季の有義波高の経年変動  発表者:佐々木亘

要旨:
 波高は船舶の航路の選定や海上の構造物の設置,オペレーションにとって重要なファクターである.Wave and Storm in the North Atlantic (WASA)Project 以降,北大西洋の波高の経年変動の解析,および将来予測は行なわれているが,他の海域についての波高の経年変動についての研究は非常に少ない.気候変動に伴い,気象擾乱の頻度や強度の変化を通じて波高も変動するため,両者の関係を理解することで波高変動の総合的な理解が深まり,将来予測に関する知見を得ることが可能となる.発表では,過去の西部北太平洋における夏季の有義波高の経年変動の特性の解明を目的とし,(1)平塚沖における夏季の波高の経年変動と熱帯低気圧の活動度の関係,(2) 西部北太平洋の夏季の波高の経年変動について明らかにする。

(14:10-14:50) 高速スキャン型レーダを用いた強風監視・突風予測技術の開発  発表者:前坂 剛

要旨:
 JR羽越線脱線事故をもたらした極めて局地的な気象擾乱に伴う強風を監視し,その発生を予測する技術を確立することにより列車・航空機等への被害低減を図ることは国家的急務である.防災科研においてもプロジェクト研究により,MPレーダネットワークを用いた強風監視技術の開発を進めているが,現在のMP レーダでは,風の三次元分布を取得するのに 5-10分程度の時間が必要であり,竜巻・ダウンバースト等の激しい気象現象の監視には必ずしも十分ではない.また,MPレーダで検出している風は平均風であり,突風(最大瞬間風速)よりも小さな値を示す.防災的には平均風に対してどのくらい強い風が吹くか(突風率)も重要な指標であるため,その推定は非常に重要な研究対象である. 本研究では,国内外で実用化に向けた開発が行われている高速スキャン型のレーダ(1分以内に三次元スキャンが可能)を用いた強風監視・突風予測技術の開発を行うための技術調査と,アルゴリズム開発・検証に必要な観測システムの開発を行うものである. 本発表では,突風検出用複合気象測器ネットワーク,MPレーダ観測によるドップラー速度と地上風との比較結果,高速スキャン型レーダの技術調査の結果について示す.

(15:10-15:40) 海洋大循環における不可逆的遷移の熱力学(ほか1件)  発表者:下川 信也

要旨:
 本研究では、海洋循環の同一境界条件下の多重解間の遷移について調べ、エントロピー生成率と淡水擾乱の強さと方向の関係を明らかにした。それらの結果は、非平衡熱力学におけるエントロピー生成率最大説(MEP)と整合的であり、エントロピー生成率を(古典熱力学における)ある種の熱力学ポテンシャルとみなす”dynamic potential”の概念により統一的に理解することができる。その意味で、MEPは、外部擾乱に対する海洋循環のふるまいを決める一般的な熱力学原理となりえ、また、その結果として、Younger Dryas eventやDansgaard Oeschger oscillations のような急激な気候変動に対するより深い理解を導きうると考えられる。

(15:40-16:20) 雲解像数値モデルCReSSの概要と2006年の予測実験の紹介  発表者:清水 慎吾

要旨:
 水土砂防災研究部で昨年から稼働している雲解像数値モデルCReSSとはどのような方程式系で、2006年にどのような現象を捉えることができたのかをできるだけ簡単に説明し、昨年、試行的に行ったナッジング実験の概要とその予測精度を2つの事例で紹介する。

(16:20-17:00) 洪水・渇水変動予測のための領域大気-陸域水文生態結合モデル開発  発表者:大楽 浩司

要旨:
 本研究では、洪水・渇水への地球温暖化及び人為的な土地利用形態の改変、生物生態プロセスの応答を考慮でき、河川流出を含めた流域水循環過程を陽に表現する高解像度領域気候モデルの開発・改良を行っている。 米国コロラド大学の研究グループと日米地球環境リエゾンによる共同研究を行い、流出プロセスを高度化した領域大気-陸域水文生態-河川結合モデルのプロトタイプを開発し、日本・アジア域における適用準備が進んだ。また、本研究で開発・改良を進めているモデルも参加する、環境省地球環境研究総合推進費戦略研究プロジェクト「温暖化影響評価のためのマルチモデルアンサンブルとダウンスケーリング」(代表者:気象研究所 高藪出)についても簡単に紹介する。