気象観測画像の比較による集中豪雨発生時の ウインドシアの検出

気象観測画像の比較による集中豪雨発生時の ウインドシアの検出

伊藤 耕太 長 篤志 三池 秀敏

山口大学大学院理工学研究科 〒

755-8611

山口県宇部市常盤台

2-16-1 E-mail : {p005vm

，

osaa

，

miike}@yamaguchi-u.ac.jp

あ ら ま し 近年，毎年のように集中豪雨が発生し，多大な被害を与えている．集中豪雨が発生 している地域では，積乱雲が組織化しメソ対流系となっていることが多い．この場合，短時間 で積乱雲が発達するため予測は困難である．本研究では，メソ対流系を組織化する際に積乱雲 の発達を示す一つの証拠として大気のウインドシアを検出する可能性を調べた．用いた手法で は，エコー強度画像から大気の上層の風向・風速を算出し，アメダスによる下層の風向と比較 した．事例として平成21年7月中国・九州北部豪雨を取り上げた．解析の結果，積乱雲が生成 している環境下において，ウインドシアが生じていたことを確認できた．気象情報画像を用い てメソ対流系におけるウインドシアを検出できる可能性が示された．

キーワード 集中豪雨・メソ対流系・ウインドシア

Detection of Wind-Shear for Localized Torrential Rain by Comparing Weather Observation Images

Kohta Itoh Atsushi Osa Hidetoshi Miike

Graduate School of Science and Engineering, Yamaguchi University 2-16-1 Tokiwadai, Ube-Shi, Yamaguchi, 755-8611 Japan

E-mail :

｛

p005vm

，

osaa

，

miike

｝

@yamaguchi-u.ac.jp

Abstract In recent year, localized torrential rains develop every year, they bring an enormous toll. Localized torrential rains often have occurred in meso-scale convective systems organized by thunderclouds. In this case, it’s difficult to predict occurring localized

torrential rains because that thunderclouds develop in the short time. In this study, we address detection of atmospheric wind-shear, an important evidence of growing thunderclouds in the meso-scale convective system. Wind direction and speed of upper atmosphere were calculated by using echo intensity images, and we compared between wind direction of upper atmosphere and wind direction of lower atmosphere recorded by AMeDAS.

“Torrential rain in Tyugoku and Kyushu on July, 2009” was taken up as an example. We could confirm atmospheric wind-shear when thunderclouds making torrential rain arise.

The results of this study indicate the possibility that analysis of weather observation images can detect wind-shear in meso-scale convective systems.

Keyword Localized Torrential Rain・Meso-Scale Convective System・Wind-Shear

1 .

は じ め に

地 球 温 暖 化 に よ る 異 常 気 象 が 地 球 規 模 で 観 測 さ れ ， 集 中 豪 雨 の 増 加 も そ の 一 つ と 考 え ら れ て い る ． 集 中 豪 雨 は 時 間 雨 量 が 50mm を 超 え る よ う な 降 雨 が 局 所 的

に 発 生 す る 災 害 で あ る ． 日 本 国 内 で は 梅 雨 末 期 に 発 生 す る こ と が 多 く ， 土 砂 災 害 や 洪 水 な ど 二 次 災 害 を も た ら す 危 険 が あ る ． 集 中 豪 雨 の 予 測 は ， 気 象 予 報 に お け る 重 要 な 課 題 の 一 つ と な っ て い る ．近 年 の 気 象 観 測 監

視 体 制 の 強 化 に 伴 い ， 高 分 解 能 の 気 象 レ ー ダ ー に よ っ て ， 時 々 刻 々 と 変 化 す る 雲 や 大 気 の 情 報 を 詳 細 に 把 握 で き る よ う に な っ て き た ． 例 え ば ， 気 象 レ ー ダ ー の 情 報 は 地 形 性 降 雨 予 測 モ デ ル[1]や ゲ リ ラ 豪 雨 を も た ら す 積 乱 雲 の 早 期 探 知[2]， 雨 域 移 動 ベ ク ト ル の 解 析[3]

な ど に 利 用 さ れ て き た ． し か し 集 中 豪 雨 の 予 測 に 関 し て は ， そ の 精 度 に お い て 十 分 で は な い ．

集 中 豪 雨 は 発 達 し た 積 乱 雲 に よ っ て も た ら さ れ る ． 積 乱 雲 の 寿 命 は 一 時 間 程 度 で あ り 、そ の 一 生 は 表1の よ う に 分 類 す る こ と が で き る ． 集 中 豪 雨 の 多 く は メ ソ 対 流 系 を つ く り ， 積 乱 雲 が 世 代 交 代 や 移 動 す る こ と に よ っ て 同 じ 場 所 に 雨 を 降 ら し 続 け る ． 積 乱 雲 の 水 平 ス ケ ー ル は10km程 度 で あ る が ，メ ソ 対 流 系 に な る と 数 百km 程 度 の 大 き さ を 持 っ て お り ， 衛 星 画 像 か ら 確 認 す る こ と が 可 能 で あ る ．メ ソ 対 流 系 を 組 織 し て い る と ， 積 乱 雲 は 急 激 に 発 達 す る こ と が で き る ． 集 中 豪 雨 の リ ー ド タ イ ム は 短 く ， 気 象 レ ー ダ ー の 時 間 分 解 能 で あ る 5 分 前 に は 存 在 し な か っ た 雨 域 が 強 雨 を も た ら す こ と も あ る ．

そ こ で 本 研 究 で は 集 中 豪 雨 の 予 測 を 目 標 と し て メ ソ 対 流 系 を 組 織 す る 要 因 で あ る ウ イ ン ド シ ア の 検 出 手 法 の 開 発 に 取 り 組 ん だ ． ウ イ ン ド シ ア は 大 気 中 の 鉛 直 方 向 ま た 水 平 方 向 の 異 な る2点 間 に お い て ，風 向・風 速 が 異 な っ て い る 状 態 の こ と で あ る ． 通 常 ， 積 乱 雲 は 上 層 と 下 層 に 風 速 の 差 は 現 れ な い ． し か し 上 層 と 下 層 の 風 速 の 差 が 大 き く な る と メ ソ 対 流 系 を 構 成 す る 積 乱 雲 の 数 が 増 え ，寿 命 も 長 く な る こ と が 報 告 さ れ[4]，こ の 差 を ウ イ ン ド シ ア と 呼 ぶ こ と が で き る ．

メ ソ 対 流 系 は 数 時 間 か ら1日 程 度 の 寿 命 を 持 つ ．そ の 間 新 し く 生 成 さ れ た 積 乱 雲 は メ ソ 対 流 系 に 流 入 し ， 急 激 に 発 達 す る こ と が 可 能 に な る ． そ の こ と か ら メ ソ 対 流 系 の 組 織 が 確 認 で き ， ウ イ ン ド シ ア が 検 出 さ れ た 場 合 ，1時 間 以 内 に 風 下 で 強 雨 が 起 き る と 推 測 で き る ． ウ イ ン ド シ ア は 積 乱 雲 の 発 達 を 助 長 し て い る の で あ る ． 上 層 と 下 層 大 気 の 風 の 状 態 を 高 分 解 能 で 観 測 す る こ と が 可 能 で あ れ ば ， ウ イ ン ド シ ア の 生 じ た 位 置 か ら 早 期

表 1 積 乱 雲 の 一 生

特 徴 降 水

成 長 期 上 昇 流 に よ る 雲 頂 の 上 昇 降 水 粒 子 （ 雨 粒 や 氷 晶 ） の 成 長

無

成 熟 期 降 水 粒 子 の 落 下 運 動 下 降 流 の 発 生 （ 上 昇 流 と 共 存 ）

有

衰 退 期 冷 気 外 出 流 の 発 生 上 昇 流 が な く な り 収 束

有

に 降 雨 域 を 予 測 で き ， そ し て ， 住 人 の 避 難 や 緊 急 の 防 備 に か け る 時 間 を 増 や す こ と が 期 待 で き る ．

こ こ で は ， 平 成 21 年 7 月 中 国 ・ 九 州 北 部 豪 雨 を 事 例 と し て 取 り 上 げ ， 該 当 時 間 に お け る 気 象 観 測 画 像 と 気 象 デ ー タ を 比 較 す る こ と で ウ イ ン ド シ ア を 検 出 可 能 で あ る か 検 討 す る こ と を 目 的 と し た ．

2 .

使 用 デ ー タ

2 . 1 .

運 輸 多 目 的 衛 星 ひ ま わ り

衛 星 画 像 と し て WebGMS（ 東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所 ） に よ り 提 供 さ れ て い る MTSAT-1R の デ ー タ を 用 い た ．赤 道 上 空 の 高 度3万 6000kmか ら 全 球 観 測 を 最 大 24回/日 ， 北 半 球 観 測 を 20回/日 ， 南 半 球 観 測 を 4 回/日 行 っ て い る ． 各 チ ャ ン ネ ル の 諸 元 は 表 2 で あ り ， そ れ ぞ れ 10bitの デ ー タ 量 を 持 つ ． 可 視 画 像 は 太 陽 光 の 反 射 光 ， 赤 外 画 像 は 雲 や 水 蒸 気 か ら 放 射 さ れ る 赤 外 線 を 見 る こ と が で き る ．今 回 は 赤 外1チ ャ ン ネ ル の 画 像 か ら ， 時 間 ご と の 積 乱 雲 の ス ケ ー ル を 測 定 す る こ と に 用 い た ．

表 2 M T S A T - 1 R に お け る 観 測 チ ャ ン ネ ル の 諸 元

2 . 2 .

気 象 レ ー ダ ー

気 象 庁 に よ っ てCバ ン ド レ ー ダ ー が 全 国 に20台（1 台 の 定 量 観 測 範 囲 は 半 径 120km） 設 置 さ れ て い る ． 1km メ ッ シ ュ 全 国 合 成 レ ー ダ ー エ コ ー 強 度 デ ー タ （5 分 間 隔 ）と 2.5kmメ ッ シ ュ 全 国 合 成 レ ー ダ ー エ コ ー 頂 高 度 デ ー タ（10分 間 隔 ）を 用 い た ．エ コ ー 強 度 デ ー タ は 降 水 強 度 （mm/h） を 表 し ， 地 上 付 近 の 降 水 粒 子 の 反 射 を 観 測 し ， 降 水 域 か ら 降 雨 パ タ ー ン を 推 定 す る こ と が で き る ． エ コ ー 頂 高 度 デ ー タ は 降 水 エ コ ー の 高 さ か ら ， 雨 雲 の 高 度 を 知 る こ と が で き ， 雨 雲 の 発 達 過 程 や 移 動 か ら 気 象 パ タ ー ン を 推 定 す る こ と が 可 能 で あ る ． 2 . 3 .

ア メ ダ ス

ア メ ダ ス （AMeDAS，Automated Meteorological Dats Acquisition System）は 日 本 国 内 の 約1300地 点 に 設 置 さ れ て い る 地 域 気 象 観 測 シ ス テ ム で あ る ． 降 水 量（0.5mm単 位 ），気 温（ 摂 氏0.1度 単 位 ），日 照 時 間

（1分 単 位 ），風 向（16方 位 ）・風 速（0.1m/s単 位 ）を 観 測 チ ャ ン ネ ル 波 長 帯 （µm） 空 間 分 解 能 （km）

可 視 0.55~0.90 1

赤 外 1 10.3~11.3 4

赤 外 2 11.5~12.5 4

水 蒸 気 （ 赤 外3） 6.5~7.0 4

赤 外 4 3.5~4.0 4

観 測 し て い る 地 点 が 多 い ． 気 象 庁 の ホ ー ム ペ ー ジ で は 10分 お き の デ ー タ を 閲 覧 す る こ と が で き る ．

3 .

ウ イ ン ド シ ア 検 出 手 法

ウ イ ン ド シ ア を 検 出 す る 手 順 と し て ， ま ず 大 気 に お け る 上 層 と 下 層 の 風 向 ・ 風 速 を 求 め る 必 要 が あ る ． 上 層 と 下 層 の 風 向 ・ 風 速 に 差 が 見 ら れ る 場 合 ， ウ イ ン ド シ ア で あ る か ど う か を ， 時 間 分 解 能 が 高 い レ ー ダ ー の 画 像 を 用 い て 解 析 を 行 う ． ウ イ ン ド シ ア が あ る 場 合 ， そ こ で は 新 し く 積 乱 雲 が 生 成 さ れ ， メ ソ 対 流 系 の 一 部 に な る こ と を 予 測 す る こ と が で き る ．

3 . 1 .

風 向 ・ 風 速 の 算 出

大 気 に お け る 上 層 の 風 向 ・ 風 速 を 算 出 す る た め に ， 気 象 観 測 画 像 か ら オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー を 求 め る ． オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー の 検 出 に は 勾 配 法 （ 局 所 最 適 化 法 ） を 用 い た[5]．上 層 の 大 気 の 流 れ は ，衛 星 画 像 と エ コ ー 頂 高 度 画 像 で 検 知 で き る が ， 衛 星 画 像 は 時 間 分 解 能 の 低 さ か ら 勾 配 法 に 適 さ な い た め ， エ コ ー 頂 高 度 画 像 を 利 用 す る ．

下 層 の 大 気 の 流 れ は ア メ ダ ス と エ コ ー 強 度 画 像 で 検 知 で き る ． ア メ ダ ス の 場 合 ， 観 測 地 点 が 限 ら れ る が ， エ コ ー 強 度 画 像 で は ， 雨 雲 が 存 在 す る 領 域 で あ れ ば 任 意 の 地 点 の デ ー タ を 得 る こ と が で き る ． し か し レ ー ダ ー か ら の 距 離 に よ っ て 観 測 箇 所 の 地 上 か ら の 高 度 が 異 な っ て い る と い う 欠 点 が あ る ． ま た ， 速 度 場 推 定 誤 差 も 含 ま れ て し ま う た め ， ま ず は 正 確 な ア メ ダ ス の 観 測 点 の デ ー タ を 利 用 す る ．

3 . 2 .

ウ イ ン ド シ ア の 検 出

降 雨 を も た ら し て い る 発 達 し た 積 乱 雲 が ， 生 成 さ れ た と き の 風 の 状 態 を 解 析 す る こ と に よ っ て ， ウ イ ン ド シ ア の 検 出 に 取 り 組 む ． 積 乱 雲 の 寿 命 や 上 層 の 風 向 ・ 風 速 か ら 積 乱 雲 の 生 成 時 刻 と 地 点 を 推 定 す る ． 上 層 と 下 層 の 風 向 ・ 風 速 の 比 較 を 行 い ， 明 ら か な 差 が 認 め ら れ た 場 合 ，ウ イ ン ド シ ア と し て 検 出 す る こ と が で き る ．

4 .

平 成

2 1

年

7

月 中 国 ・ 九 州 北 部 豪 雨

4 . 1 .

発 生 環 境

平 成21年 7月 19日 か ら26日 に 中 国 地 方 及 び 九 州 北 部 地 方 で 発 生 し た 豪 雨 に ， 気 象 庁 は 「 平 成 21 年 7 月 中 国 ・ 九 州 北 部 豪 雨 」 と 命 名 し た ． 本 研 究 で は 山 口 県 に 激 し い 雨 を も た ら し た21日 の 6 時 か ら12時 50 分 の 間 の 気 象 観 測 画 像 お よ び 気 象 デ ー タ を 中 心 に 解 析 し た ． 豪 雨 の 発 生 要 因 は 下 層 に 東 シ ナ 海 か ら 暖 湿 な 気 塊 が 流 入 た こ と で 積 乱 雲 が 発 生 し や す い 環 境 と な り ， 梅 雨 前 線 の 活 動 が 活 発 化 し た こ と に よ る[6]．

21 日 に は 山 口 県 上 空 に は 豪 雨 を も た ら す こ と に な

っ た メ ソ 対 流 系 が 組 織 化 し て い た ． こ の メ ソ 対 流 系 を 組 織 す る 前 の20日21時30分 観 測 のMTSAT-1R赤 外 １ 画 像 に は ， 発 達 し た 積 乱 雲 群 が 韓 国 西 沖 に 観 測 で き た （ 図 1a）． こ の と き 水 平 ス ケ ー ル は 30km程 度 で あ る が ， 世 代 交 代 を 繰 り 返 し 移 動 し な が ら （ 図 1b），21 日 7 時 30分 観 測 の 赤 外 画 像 で は ， 積 乱 雲 群 の 水 平 ス ケ ー ル が300kmに な っ て い た （ 図1c）．

a .メ ソ 対 流 系 組 織 前( 2 0 日 2 1 時 3 0 分 ）

b .世 代 交 代 を 繰 り 返 す( 2 1 日 2 時 3 0 分)

c .メ ソ 対 流 系 組 織 後( 2 1 日 7 時 3 0分) 図 1 「 平 成 2 1年 7 月 中 国 ・ 九 州 北 部 豪 雨 」 衛 星

画 像 （M T S A T - 1 R， 赤 外 1）

a .宇 部

b .防 府

c .山 口

d .下 松

図 2 平 成 2 1年 7 月 2 1日 に お け る 降 水 量 の 推 移

（ ア メ ダ ス ）

図 3 山 口 県 内 の ア メ ダ ス

4 . 2 .

ア メ ダ ス で の 観 測

強 雨 を 観 測 し た 地 点 の 降 水 量 推 移 を 図2に 示 す ．宇 部 で は 8 時 40 分 か ら 9 時 10 分 ま で の 30 分 間 で 47.5mm， 防 府 で は 7時 50分 か ら 9時 20分 ま で の1 時 間 30分 で 97.5mm，10時 50分 か ら12時 10分 ま で の1時 間20分 で60mm，山 口 で は6時10分 か ら9 時 ま で2時 間 50分 で 160mm，10時 か ら11時50分 ま で の1 時 間50分 で102.5mm， 下 松 で は 6時 40分 か ら9火 40分 ま で の3時 間 で125mm，10時 10分 か ら12時40分 ま で の2時 間30分 で88mmの 降 水 量 を 観 測 し て い た ． ま た 山 口 県 内 の ア メ ダ ス 観 測 点 を 図 3 に 示 す（ 気 象 庁 ホ ー ム ペ ー ジ<http://jma.go/jp>よ り 引 用 ）．

5 .

ウ イ ン ド シ ア 検 出 結 果 と 考 察

5 . 1 .

積 乱 雲 生 成 地 点 の 予 測

強 雨 を 観 測 し た 地 点 か ら ， 上 層 の 風 速 を 用 い て 積 乱 雲 が 生 成 し た 地 点 を 推 測 し た ． 強 雨 を も た す 積 乱 雲 は 成 熟 期 か ら 衰 退 期 に あ る と 考 え ら れ る ． ゾ ン デ （ 高 層 気 象 観 測 機 器 ）の デ ー タ に よ る と ，21日 9時 ，福 岡 に お け る 上 層 （ 圏 界 面 ， 高 度 16111m） の 風 速 は 21m/s で あ る こ と が わ か り ，防 府 で も 上 層 の 風 速 は 20m/s前 後 で あ る と 予 測 さ れ る ． し か し エ コ ー 頂 高 度 画 像 に お け る オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー か ら 算 出 し た 上 層 の 風 速 は 3~5m/s で あ る 時 間 が 多 か っ た ． こ の よ う に エ コ ー 頂 高 度 画 像 に お い て 風 速 が 小 さ く 算 出 さ れ た 要 因 と し て ， 風 上 に あ っ た 積 乱 雲 が 発 達 し ， 雲 頂 が 高 く な っ て い た こ と が 考 え ら れ る ．

0 5 10 15 20 25 30

6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30

降水量(mm)

0 5 10 15 20 25 30

6:00 6:30 7:00 7:30 8:00 8:30 9:00 9:30 10:00 10:30 11:00 11:30 12:00 12:30

降水量(mm)

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降水量(mm)

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降水量(mm)

図 4 エ コ ー 頂 高 度 画 像

× 印 は 図 3 の ア メ ダ ス 観 測 点 に 対 応 す る ．

エ コ ー 頂 高 度 画 像 を 図 4 に 示 す ．10~14km の 高 度 を 持 つ 積 乱 雲 が8時30分 か ら40分 に か け て 防 府 を 通 過 し て い た ．こ の 積 乱 雲 の ス ケ ー ル は10km程 度 で あ り ， メ ソ 対 流 系 を 組 織 し て い る 一 部 で あ る ． 積 乱 雲 生 成 地 点 は メ ソ 対 流 系 の 風 上 で あ る 西 方 向 に あ る と 予 想 す る こ と が で き る ． エ コ ー 頂 高 度 画 像 に お い て 防 府 市 の 風 上 を 観 察 す る と ，断 続 的 に4kmに 満 た な い 積 乱 雲 が 生 成 さ れ 続 け て い る こ と が わ か っ た ．

5 . 2 .

ウ イ ン ド シ ア に よ る 積 乱 雲 生 成

暖 湿 な 気 塊 が 流 入 し 積 乱 雲 が 生 成 さ れ ， 下 層 に 吹 く 2 つ の 風 が ぶ つ か り 上 昇 流 が 生 じ る と 積 乱 雲 は 急 激 に 発 達 す る ． こ の と き の 下 層 の 風 の 状 態 が ， 上 層 と 異 な る た め に ウ イ ン ド シ ア は 生 じ る こ と に な る ．5.1 節 で 積 乱 雲 生 成 地 点 と し て 予 測 し た 防 府 市 の 西 方 面 に お い て ， ア メ ダ ス の 観 測 地 点 が 存 在 す る 下 関 ， 豊 田 そ し て 宇 部 に お け る 風 向 の 推 移 を 図 5に 示 す ．上 層 で は 西 か ら 安 定 し て 風 が 吹 い て い た ． こ の 時 間 帯 ， 下 層 大 気 に 南 西 方 向（ 東 シ ナ 海 ）か ら 暖 湿 な 気 塊 が 流 入 し て い た ． 下 関 で は 7 時 か ら 8時 30分 ま で ， 上 層 と 下 層 の 風 向 が 明 ら か に 異 な っ て い た ．図4を 見 る と ，こ の 時 間 帯 に お い て 下 関 近 辺 で は 高 度 4km に 満 た な い 積 乱 雲 が あ る こ と が わ か っ た ． こ れ は 生 成 成 長 期 に あ る 積 乱 雲 で あ る と 考 え ら れ ， 新 し く 生 成 さ れ た も の で あ る と 推 測 で き る ．

豊 田 と 宇 部 に お い て も 上 層 と 下 層 の 風 向 が 異 な る 時 間 帯 が 観 測 で き た ．下 層 の 風 速 が 東 よ り で あ っ た の は ， メ ソ 対 流 系 の 中 で 衰 退 し て い く 積 乱 雲 の 外 出 流 の 影 響 を 連 続 的 に 受 け た こ と が 考 え ら れ る ．ま た 図4を 見 る と ，下 関 と 同 様 雲 頂 の 低 い 積 乱 雲 が 多 く あ る こ と か ら ， 積 乱 雲 を 生 成 で き る 環 境 が あ る と 推 測 で き る ．

以 上 の よ う に ， 記 録 的 な 集 中 豪 雨 を 観 測 し た 防 府 の メ ソ 対 流 系 の 風 上 で あ る 西 側 の 地 域 に お い て ウ イ ン ド シ ア を 検 出 し ， そ の 時 間 帯 に お い て 積 乱 雲 が 生 成 さ れ て い る 可 能 性 が 見 ら れ た ． 今 回 の デ ー タ で は ， 防 府 市 へ 集 中 豪 雨 を も た ら し た 積 乱 雲 と ， こ れ ら の 地 域 で 発 生 し た 積 乱 雲 と の 直 接 的 な 関 連 を 述 べ る こ と が で き な い ． し か し な が ら ， 積 乱 雲 の 成 長 を も た ら す ウ イ ン ド シ ア を ， 各 種 気 象 デ ー タ か ら 検 出 が で き る 可 能 性 が 示 さ れ た ．

図 5 上 層 と 下 層 の 風 向 比 較

6 .

ま と め

本 研 究 で は ， 平 成 21 年 7 月 中 国 ・ 九 州 北 部 豪 雨 を 対 象 に ， エ コ ー 頂 高 度 デ ー タ と ア メ ダ ス の デ ー タ を 用 い て メ ソ 対 流 系 に お け る ウ イ ン ド シ ア の 検 出 を 試 み た ． そ の 結 果 ， 集 中 豪 雨 が 観 測 さ れ た 防 府 市 の 風 上 に お い て ， 大 気 に お け る 上 層 の 風 向 き と 下 層 の 風 向 き が 異 な る 時 間 帯 が あ る こ と を 観 測 す る こ と が で き た ．

メ ソ 対 流 系 に お け る ウ イ ン ド シ ア が 観 測 で き れ ば ， そ の 風 下 の 地 域 で 集 中 豪 雨 が お こ る と い う 予 報 を 実 現

で き る 可 能 性 が 高 く な る ． し か し な が ら ， 本 研 究 で は 下 層 の 風 向 観 測 に ア メ ダ ス の デ ー タ を 用 い て い る た め ， こ の ま ま で は 全 国 各 地 に お け る 集 中 豪 雨 の 予 想 に 発 展 さ せ る こ と が で き な い ．現 在 ，国 土 交 通 省 はXバ ン ド レ ー ダ ー の 整 備 を 進 め て い る ．Xバ ン ド レ ー ダ ー の 定 量 観 測 範 囲 は 半 径 60km，250m メ ッ シ ュ の デ ー タ と な り ，情 報 更 新 の タ イ ム ラ グ は1分 に な る こ と で ，詳 細 な 降 雨 状 況 の デ ー タ を 得 る こ と が で き る よ う に な る ． ま た ， ア メ ダ ス の 観 測 地 点 だ け で な く ， 風 向 ， 風 速 の 観 測 地 点 を 全 国 各 地 に 密 に 設 置 す る と い う こ と も 考 え ら れ る ． こ の よ う に な れ ば ， ウ イ ン ド シ ア の 検 出 を よ り 広 範 囲 で 詳 細 に で き る よ う に な る と 考 え ら れ る ． 本 研 究 で は オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー の 算 出 に 勾 配 法 （ 局 所 最 適 化 法 ） を 用 い た ． し か し 積 乱 雲 の 生 成 や 消 滅 ， 発 達 を 考 慮 す る と 勾 配 法 の 理 想 的 な 条 件 を 満 た し て い な い た め 精 度 は 落 ち て し ま う ． そ こ で 濃 淡 値 の 生 成 消 滅 を 考 慮 し た 勾 配 法[5]を 用 い て オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー を 算 出 す る と ， よ り 精 度 を 上 げ る こ と が 可 能 で あ る と 考 え ら れ る ．

今 回 は 大 気 の 状 態 を 表 す 変 数 と し て ， 風 向 ・ 風 速 に 着 目 し て 研 究 を 進 め て き た が ， 気 温 や 湿 度 ， 気 圧 な ど の 様 々 な 要 素 が 風 や 気 流 ， 雲 の 生 成 に 大 き な 影 響 を 与 え て い る ． ウ イ ン ド シ ア の 検 出 を 集 中 豪 雨 の 予 報 に 結 び 付 け る た め に は ， ウ イ ン ド シ ア が 生 じ て い る 時 ， 他 の 要 素 は ど の よ う な 状 態 に あ り ， 推 移 し て い る か を 解 析 す る 必 要 が あ る ．

文 献

[1]中 北 英 一 ， 寺 園 正 彦 ，“ 地 形 性 降 雨 を 考 慮 し た 慰 留 モ デ ル に よ る 短 時 間 降 雨 予 測 手 法 の 精 度 向 上 に 関 す る 研 究 ”， 京 都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 ， 第 52 号(B)， pp.527-538，2009.

[2]中 北 英 一 ， 山 口 弘 誠 ， 山 邊 洋 之 ，“ レ ー ダ ー 情 報 を 用 い た ゲ リ ラ 豪 雨 の 卵 の 解 析 ”，京 都 大 学 防 災 研 究 所 年 報 ， 第52号(B)，pp.547-562，2009.

[3]三 浦 真 磁 ， 竹 内 和 広 ， 前 川 泰 之 ，“ レ ー ダ ー ・ ア メ ダ ス 解 析 雨 量 画 像 お よ び 対 流 圏 風 速 場 を 用 い た 雨 域 移 動 ベ ク ト ル の 解 析 ”， 電 子 情 報 通 信 学 会 技 術 研 究 報 告 ． IE， 画 像 工 学105(37)，pp.7-12，2005．

[4]吉 崎 正 憲 ，加 藤 輝 之 ，応 用 気 象 学 シ リ ー ズ4 豪 雨 ・ 豪 雪 の 気 象 学 ， 朝 倉 書 店 ， 東 京 ，2007.

[5]三 池 秀 敏 ， 長 篤 志 ， 三 浦 一 幸 ， 杉 村 敦 彦 ，“ 一 般 化 勾 配 法 に よ る オ プ テ ィ カ ル フ ロ ー の 検 出 ： 不 均 一 照 明 下 で の 物 体 運 動 の 計 測 ”，情 報 処 理 学 会 論 文 誌：コ ン ピ ュ ー タ ビ ジ ョ ン と イ メ ー ジ メ デ ィ ア, 49，pp.1-12， 2008．

0 45 90 135 180 225 270 315 360

6:10 6:40 7:10 7:40 8:10 8:40 9:10 9:40 10:10 10:40 11:10 11:40 12:10 12:40

風向(°) 北 西 南 東 北 下関

0 45 90 135 180 225 270 315 360

6:10 6:40 7:10 7:40 8:10 8:40 9:10 9:40 10:10 10:40 11:10 11:40 12:10 12:40

風向(°) 北 西


 南


 東 北 豊田

0 45 90 135 180 225 270 315 360

6:10 6:40 7:10 7:40 8:10 8:40 9:10 9:40 10:10 10:40 11:10 11:40 12:10 12:40

風向

(°)

北 西


 南


 東 北 宇部

上層 下層

[6] 加 藤 輝 之 ，“ 平 成 21年 7月 中 国 ・ 九 州 北 部 豪 雨 お よ び8月8〜10日 四 国・岡 山・兵 庫 で の 豪 雨 の 発 生 要 因 ”，日 本 気 象 学 会2009年 度 秋 期 大 会 講 演 予 講 集 ，96，

pp.152，2009．