気象庁極座標レーダーデータの活用方法 －沖縄糸数レーダーとCOBRAのdual-Doppler観測－

Presentation on theme: "気象庁極座標レーダーデータの活用方法 －沖縄糸数レーダーとCOBRAのdual-Doppler観測－"— Presentation transcript:

1 気象庁極座標レーダーデータの活用方法 －沖縄糸数レーダーとCOBRAのdual-Doppler観測－
31AUG2010,15:00JST 22OCT2010, Uruma, Okinawa 20:20JST 20:30JST 20:40JST HEIGHT (km) 佐藤晋介、花土弘、川村誠治、杉谷茂夫(NICT）、 上田博（名大HyARC）、石原正仁（気象研） 気象学会2010年度秋季大会＠京都テルサ スペシャル・セッション「気象情報・知識の伝達・普及（Ⅱ）」 2010年10月29日

2 10秒間で100mメッシュの３次元降水観測が可能なフェーズドアレイ気象レーダー（開発中、H23年度完成、吹田設置予定）
はじめに 集中豪雨、局地的大雨（いわゆるゲリラ豪雨）の実況監視および短時間予測／ナウキャストには気象レーダーはかかせない。 Ｑ. 気象庁レーダーによる 1kmメッシュ・ 高度2kmの降水分布で十分か？ 10秒間で100mメッシュの３次元降水観測が可能なフェーズドアレイ気象レーダー（開発中、H23年度完成、吹田設置予定） 災害・危機管理ＩＣＴシンポジウム２００９ 「竜巻・突風・ゲリラ豪雨の観測を目指して」 平成２1年２月6日＠パシフィコ横浜　 参加者数：約２00名 主催： 次世代安心・安全ＩＣＴフォーラム、情報通信研究機構 ＜プログラム＞ 開会挨拶 情報通信研究機構 理事長 　 宮原　秀夫 来賓挨拶 総務省　総務副大臣 　　　　　　　石崎　岳 内閣府　総合科学技術会議 議員 奥村 直樹 10:15- 近年の豪雨災害の実態 山田 正 （中央大学） 10:55- 降雨情報システム「東京アメッシュ」 久野 清人（東京都下水道局） 11:35- 竜巻・突風災害について 小林 文明 （防衛大学校） 13:30- 気象災害情報について 植松 久芳 （気象予報士） 14:10- フェーズドアレイレーダへの期待 石原 正仁 （気象研究所） 15:10- パネルディスカッション：ユーザが必要とする情報について パネリスト： 五道 仁実 （国土交通省河川局） 細川 直史 （消防庁） 井上 潔 （東京都下水道局） 植松 久芳 （気象予報士） 楠 研一 （気象研究所） 和田 将一 （東芝） 会場風景、パネルディスカッション 気象業務支援センターからオンライン配信が始まった「気象庁極座標 レーダーデータ（エコー強度ＧＰＶ、ドップラー速度ＧＰＶ）」とは？ ⇒ ３次元レーダーデータ ⇒ ドップラー速度データ 新しい役にたつ防災情報を目指して！

3 （気象庁沖縄糸数レーダー、ドップラー観測の例）
３次元ボリュームスキャンと空間分解能 （気象庁沖縄糸数レーダー、ドップラー観測の例） 高度 (km) 視線方向距離 (km) 4/3 等価地球半径から計算 0.8 km ＠40 km 1.7 km ＠80 km 2.5 km ＠120 km ビーム幅 ～1.2° 距離分解能 0.5 km 0.5 km ＠40 km 1.0 km ＠80 km 1.5 km ＠120 km 方位角分解能 （データ）～0.7° レーダービームの広がりと方位角・仰角方向の分解能

4 沖縄県うるま市で小学生が局地的大雨で 増水した側溝に流され死亡（１０月２２日夜）
10 月22 日20 時00 分のレーダー画像 １つの格子は約1km×1km 沖縄気象台発表 「平成22年10月22日うるま市の気象状況」より ・ 14 時06 分に大雨、雷、波浪、洪水注意報 ・解析雨量では20 時30 分までの1 時間に事故現場周辺で50 ミリの降水

5 レーダーエコー時間変化（水平＋鉛直断面）
東西鉛直断面 （下図） 沖縄本島上にはほとんどエコーなし First Echo発生 停滞したまま発達 エコー頂 3km 事故発生 （予想時刻） 一旦エコー弱まる？ エコー頂 7km エコー頂 9km エコー頂 5km

6 レーダーエコー時間変化（拡大） 20:20JST 20:30JST 20:40JST HEIGHT (km) HEIGHT (km)
事故発生 場所（予想） 500 mメッシュ ・ 10分毎データでは急激な発達を調べるには不十分 HEIGHT (km) HEIGHT (km)

7 糸数レーダーとCOBRAのdual-Doppler観測
470/320/260/150/75 km range 400/250 km range 150 km range 仰角（deg） ITOK 400km range 400km range R R R R R 各スキャンの観測開始時間 （sec） Dual-Doppler area (β>20deg) 沖縄偏波降雨レーダ（COBRA) ITOK Ze ITOK Vr COBRA Vr

8 台風７号（KOMPASU）のdual-Doppler解析
2010/08/31,15:00JST 2010/08/31,15:00JST 風速 [SQRT（U2+V2)] の水平分布 ・ 進行方向の右側で強風 ・ 風速45～50m/s以上の強風域は 南北に広がっている HEIGHT (km)

9 まとめ 　気象業務支援センターからオンライン配信されている「気象庁の極座標レーダーデータ」を用いて、３次元データおよびドップラー速度データの活用例を示した。 ● ３次元レーダーエコーの解析例として、局地的大雨をもたらした積乱雲の急激な発達を鉛直断面図で示した。ただし、500 mメッシュ、10分間隔の観測データでは、時間・空間分解が不十分。 ● ドップラー速度データの活用例として台風１００７号のdual-Doppler解析結果を示した。風速ベクトルや風速分布情報は、 一般ユーザにも分かりやすく有効であると考えられる。 ⇒ 新しい気象情報を有効に活用するためには、分かりやすいデータ作成（３次元 可視化など）や伝達方法（GPS携帯の利用など）の工夫が必要であり、気象情報 伝達のプロの方々からのご意見をいただきたい。 気象庁極座標レーダーデータおよび読み込みプログラム公開（試験運用中） 　 謝辞：科研費基盤A「局地豪雨予測… （代表：斎藤和雄）」の援助を受けました。また，沖縄気象台の方々に感謝します。

10 ＢＡＣＫＵＰ

11 （続）エコー時間変化（水平＋鉛直断面）

12 高度０．５ｋｍと２ｋｍのエコーの違い

13 平成19年3月15日に沖縄本島中部で発生した突風について（速報）
ドップラー速度によるメソサイクロン検出 ２００７年３月１５日、沖縄本島中部に突風被害をもたらしたＦ１スケール の竜巻発生時の偏波ドップラーレーダ（ＣＯＢＲＡ）による観測結果 1458JST, 15MAR2007 Doppler Velocity (m/s) 約１時間半の間に複数のメソサイクロンが観測された B E D このＭＣからＦ１スケールの 竜巻が発生したと考えられる A F G 被害発生場所及び周辺の状況 平成19年3月15日に沖縄本島中部で発生した突風について（速報） 平成19年3月15日15時ごろ、沖縄本島の中部（読谷村、沖縄市、うるま市）で突風による被害が発生しました。 現地調査の結果、読谷村付近の突風は竜巻による可能性が高いと考えられ、竜巻の強度を示すＦスケールは１と推定されます。 この地図は、国土地理院長の承認を得て、同院発行の「数値地図50m メッシュ(標高)」を複製したものである。(承認番号 H17総複、第650号) 沖縄気象台広報資料より

14 レーダビーム高度（COBRA） HIGHT (km) using 4/3 equiv earth radius
SLANT RANGE (km) using 4/3 equiv earth radius 4.8 km ＠300 km 7.2 km ＠450 km Beam width （0.91°） 9.5 km ＠600 km

15 ＣＯＢＲＡ long range 観測試験 明らかに -0.9°以下にすると、海面にあたるビームが多くなって遠距離まで届かなくなる。
+0.3deg +0.1deg - 0.1deg - 0.3deg - 0.5deg - 0.7deg - 0.9deg - 1.1deg 明らかに -0.9°以下にすると、海面にあたるビームが多くなって遠距離まで届かなくなる。 最低仰角は -0.1 ～ -0.5°程度が適当か？ EL＜ -0.1°だとAZ=300°方向が本部半島 のシャドーになる。近距離の海面エコーを減らすには +0.1°以上が望ましい。 ⇒ 結局、降雨観測の最低仰角は EL=0.0°がもっとも使いやすいと考えられる

16 ＣＯＢＲＡ long-range 観測 600 km range （EL = -0.5°) 450 km range （EL = 0.0°)
deg deg 600 km range （EL = -0.5°) ●やはり、最大400 ～450 km レンジまで しか、観測できない… ●近傍の海面エコー を除けば、仰角が -0.5°でも 0.0° でも、その違いは 少ない deg deg 450 km range （EL = 0.0°) （左） 台風1004号の事例 （右） 散在エコーの事例

17 高速スキャンを実現するフェーズドアレイレーダーのアンテナ部外観
次世代ドップラーレーダー技術の研究開発 【概要】 突発的、局所的気象災害の予測や災害対策のため、その原因となる局地的大雨、集中豪雨、竜巻突風等を１０秒以内に１００ m以下の分解能で立体的に観測可能なフェーズドアレイ・ドップラーレーダーの研究開発を行う。 高速スキャンを実現するフェーズドアレイレーダーのアンテナ部外観 10～30秒毎に空間的に抜けのない３次元観測が可能（降水強度、ドップラー速度） 大阪大（吹田市） に設置予定 開発スケジュール NICT委託研究 ⇒東芝・大阪大が受託 ２００８（Ｈ２０） ２００９（Ｈ２１） ２０１０（Ｈ２２） ２０１１（Ｈ２３） ２０１２（Ｈ２４） ・ 概念設計（システム 検討） ・ 素子部分試作 ・ 予備設計（主に空中線部） ・ 送受信モジュール試作 ・ 性能評価シミュレーション ・ 基本設計（主に信号処理部） ・ 空中線部の製作 ・ クラッタ除去技術の開発 ・ 詳細設計（解析処理部） ・ 信号処理部の製作 ・ 観測運用技術の開発 ・ 実証実験・評価 ・ データ解析処理部の 　開発 完成

18 開発状況、産学官による利用検討 災害・危機管理ＩＣＴシンポジウム２００９ 「竜巻・突風・ゲリラ豪雨の観測を目指して」
小型軽量化・低コスト化を目指した部分試作 災害・危機管理ＩＣＴシンポジウム２００９ 「竜巻・突風・ゲリラ豪雨の観測を目指して」 平成２1年２月6日＠パシフィコ横浜　 参加者数：約２00名 主催： 次世代安心・安全ＩＣＴフォーラム、情報通信研究機構 ＜プログラム＞ 開会挨拶 情報通信研究機構 理事長 　 宮原　秀夫 来賓挨拶 総務省　総務副大臣 　　　　　　　石崎　岳 内閣府　総合科学技術会議 議員 奥村 直樹 10:15- 近年の豪雨災害の実態 山田 正 （中央大学） 10:55- 降雨情報システム「東京アメッシュ」 久野 清人 （東京都下水道局） 11:35- 竜巻・突風災害について 小林 文明 （防衛大学校） 13:30- 気象災害情報について 植松 久芳 （気象予報士） 14:10- フェーズドアレイレーダへの期待 石原 正仁 （気象研究所） 15:10- パネルディスカッション：ユーザが必要とする情報について パネリスト： 五道 仁実 （国土交通省河川局） 細川 直史 （消防庁） 井上 潔 （東京都下水道局） 植松 久芳 （気象予報士） 楠 研一 （気象研究所） 和田 将一 （東芝） アンテナパターンの評価 GaN送受信ユニットの 試作・評価 会場風景、パネルディスカッション 次世代安心・安全ICTフォーラム センシング技術部会 フェーズドアレイレーダSＷＧ ● 高速３次元観測データの利用方法について 産学官のメンバーで検討中 スロットアンテナの試作・評価 周波数変換ユニットの 試作・評価