JP2019138737A - Thunder risk determination device - Google Patents

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Abstract

To provide a thunder risk determination device capable of accurately predicting a risk of a thunder.SOLUTION: A thunder risk determination device 10 comprises: a weather information acquisition unit 11 which detects a cumulonimbus cloud; a three-dimensional data creation unit 12; a movement prediction unit 13 which creates nowcast prediction data and future prediction data; a state threshold value input unit 15 which defines a threshold value; a state change calculation unit 14 which identifies a cumulonimbus cloud whose state change is higher than or equal to the threshold value from present-state data, past data, and future prediction data and calculates a state change in the cumulonimbus cloud; a risk calculation unit 16 which calculates thunder risk data representing a risk of thunder occurrence from the state change calculated by the state change calculation unit 14; a blending unit 18 which blends the results of nowcast prediction data and numeric value prediction data about the future prediction data; and a thunder information creation unit 19 which creates location information at high risk places from the thunder risk data calculated by the risk calculation unit 16 and the blending unit 18.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、雷の危険度を判定する雷危険度判定装置に関する。   The present invention relates to a lightning risk determination device that determines the risk of lightning.

従来、雷の発生を気象レーダと外気温度を用いて判定している技術が開示されている(特許文献1参照)。特許文献1に記載された技術は、外気温に基づき凍結高度を決定し、凍結高度よりも上の高度に関する反射率が雷閾値よりも大きいとき雷アイコンを生成し、凍結高度と所定距離値との和における高度の反射率が雹閾値よりも大きいとき雹アイコンを生成する。   Conventionally, a technique for determining the occurrence of lightning using a weather radar and outside air temperature has been disclosed (see Patent Document 1). The technique described in Patent Literature 1 determines the freezing altitude based on the outside air temperature, generates a lightning icon when the reflectance related to the altitude above the freezing altitude is larger than the lightning threshold, A wrinkle icon is generated when the high reflectance in the sum of is greater than the wrinkle threshold.

特開2011−128150号公報JP 2011-128150 A

数値予報課,「数値予報の基礎知識と最新の数値予報システム」,気象庁予報部,平成24年度数値予報研修テキスト,2012年11月Numerical Forecasting Division, “Basic Knowledge of Numerical Forecasting and Latest Numerical Forecasting System”, Meteorological Agency Forecasting Department, 2012 Numerical Forecast Training Text, November 2012 清水慎吾,前坂剛,「三次元風速場の推定のための変分法を用いた複数台ドップラーレーダデータの解析手法」,防災科学技術研究所研究報告第70号,2007年1月(http://dil-opac.bosai.go.jp/publication/nied_report/PDF/70/70shimizu.pdf)Shingo Shimizu and Tsuyoshi Maesaka, “A method for analyzing multiple Doppler radar data using the variational method for estimating the three-dimensional wind velocity field”, Research Report No. 70 of the National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention, January 2007 (http: //dil-opac.bosai.go.jp/publication/nied_report/PDF/70/70shimizu.pdf) TAKEHARU KOUKETSU, 外8名,「A Hydrometeor Classification Method for X-Band Polarimetric Rader: Construction and Validation Focusing on Solid Hydrometeors under Moist Environments」,American Meteorological Society,JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND OCEANIC TECHNOLOGY,VOLUME 32,pp2052-2074,Nov 2015(https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JTECH-D-14-00124.1)TAKEHARU KOUKETSU, 8 others, “A Hydrometeor Classification Method for X-Band Polarimetric Rader: Construction and Validation Focusing on Solid Hydrometeors under Moist Environments”, American Meteorological Society, JOURNAL OF ATMOSPHERIC AND OCEANIC TECHNOLOGY, VOLUME 32, pp2052-2074, Nov 2015 (https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/JTECH-D-14-00124.1) HYPERLINK "https://journals.ametsoc.org/author/Hauser%2C+Dani%C3%A8le" Daniele Hauser HYPERLINK "https://journals.ametsoc.org/author/Amayenc%2C+Paul" Paul Amayenc,「Retrieval of Cloud Water and Water Vapor Contents from Doppler Radar Data in a Tropical Squall Line」,American Meteorological Society,JOURNAL OF ATMOSPHERIC SCIENCES,VOL 43,No.8,pp823-838,15 APRIL,1986(https://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/1520-0469%281986%29043%3C0823%3AROCWAW%3E2.0.CO%3B2)HYPERLINK "https://journals.ametsoc.org/author/Hauser%2C+Dani%C3%A8le" Daniele Hauser HYPERLINK "https://journals.ametsoc.org/author/Amayenc%2C+Paul" Paul Amayenc, Retrieval of Cloud Water and Water Vapor Contents from Doppler Radar Data in a Tropical Squall Line, American Meteorological Society, JOURNAL OF ATMOSPHERIC SCIENCES, VOL 43, No. 8, pp823-838, 15 APRIL, 1986 (https: // journals. ametsoc.org/doi/abs/10.1175/1520-0469%281986%29043%3C0823%3AROCWAW%3E2.0.CO%3B2) Lawrence D. Carey and Steven A. Rutledge,「The Relationship between Precipitation and Lightning in Tropical Island Convection:A C-Band Polarimetric Radar Study」,American Meteorological Society,MONTHLY WEATHER REVIEW,VOL 128,pp2687-2710,AUGUST 2000(https://journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/1520-0493%282000%29128%3C2687%3ATRBPAL%3E2.0.CO%3B2)Lawrence D. Carey and Steven A. Rutledge, “The Relationship between Precipitation and Lightning in Tropical Island Convection: A C-Band Polarimetric Radar Study”, American Meteorological Society, MONTHLY WEATHER REVIEW, VOL 128, pp2687-2710, AUGUST 2000 (https : //journals.ametsoc.org/doi/full/10.1175/1520-0493%282000%29128%3C2687%3ATRBPAL%3E2.0.CO%3B2) Gregory N. Seroka, Richard E. Orville, Courtney Schumacher, 「Radar Nowcasting of Total Lightning over the Kennedy Space Center」,American Meteorological Society,WEATHER AND FORECASTING, VOL 27, pp189-204, FEBRUARY 2012(https://journals.ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/WAF-D-11-00035.1)Gregory N. Seroka, Richard E. Orville, Courtney Schumacher, "Radar Nowcasting of Total Lightning over the Kennedy Space Center", American Meteorological Society, WEATHER AND FORECASTING, VOL 27, pp189-204, FEBRUARY 2012 (https: // journals. ametsoc.org/doi/pdf/10.1175/WAF-D-11-00035.1)

しかしながら、特許文献1に記載された技術は、雹と雷を関係づけて予測したものではないので、予測精度がよくなかった。   However, since the technique described in Patent Document 1 is not a prediction based on the relationship between the hail and the lightning, the prediction accuracy is not good.

本発明は、従来技術と比較して、雷の危険度を精度良く予測することが可能な雷危険度判定装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a lightning risk determination apparatus capable of accurately predicting the lightning risk as compared with the prior art.

本発明に係る雷危険度判定装置は、
積乱雲を検出する気象情報取得部と、
前記気象情報取得部で取得された気象データから客観解析技術を用いて現在の積乱雲の状況を表す現況データ及び過去の積乱雲の状況を表す過去データを含む三次元データを作成する三次元データ作成部と、
前記現況データ及び前記過去データから積乱雲の移動を予測し未来の積乱雲の状況を表すナウキャスト予測データ、及び、前記現況データを初期値とし雲解像数値モデルによる気象予測を行うことで作成する数値予測データを含む未来予測データを作成する移動予測部と、
状態変化に関する予め定めた閾値を定義する状態閾値入力部と、
前記現況データ、前記過去データ及び前記未来予測データから、状態変化が前記閾値以上となる積乱雲を特定して、その積乱雲内の状態変化を計算する状態変化計算部と、
前記状態変化計算部で計算された状態変化から雷発生の危険度を表す雷危険度データを計算する危険度計算部と、
前記未来予測データに関しては、前記ナウキャスト予測データ及び前記数値予測データの結果をブレンドするブレンディング部と、
前記危険度計算部及び前記ブレンディング部が計算した雷危険度データから危険度の高い場所の位置情報を作成する雷情報作成部と、
を備える
ことを特徴とする。
The lightning danger determination device according to the present invention,
A weather information acquisition unit for detecting cumulonimbus clouds;
A three-dimensional data creation unit that creates current data representing the current cumulonimbus status and past data representing past cumulonimbus status using objective analysis technology from the weather data acquired by the weather information acquisition unit When,
Predicted movement of cumulonimbus clouds from the current data and the past data, nowcast prediction data representing the state of future cumulonimbus clouds, and numerical values created by performing weather prediction using a cloud resolving numerical model with the current data as initial values A movement prediction unit for creating future prediction data including prediction data;
A state threshold value input part for defining a predetermined threshold value regarding the state change;
A state change calculation unit that identifies a cumulonimbus whose state change is equal to or greater than the threshold from the current data, the past data, and the future prediction data, and calculates a state change in the cumulonimbus cloud;
A risk calculation unit for calculating lightning risk data representing the risk of lightning occurrence from the state change calculated by the state change calculation unit;
For the future prediction data, a blending unit that blends the results of the nowcast prediction data and the numerical prediction data;
A lightning information creation unit that creates location information of a high risk location from the lightning risk data calculated by the risk calculation unit and the blending unit;
It is characterized by providing.

本発明に係る雷危険度判定装置は、
前記三次元データ、前記雷危険度データ及び観測データのうち少なくとも1つを用いて学習処理することで作成された統計情報を前記危険度計算部に入力する観測データ入力部を備える
ことを特徴とする。
The lightning danger determination device according to the present invention,
An observation data input unit that inputs statistical information created by performing learning processing using at least one of the three-dimensional data, the lightning risk data, and the observation data to the risk calculation unit; To do.

本発明に係る雷危険度判定装置は、
前記状態変化計算部は、積乱雲内の上昇流の体積変化を計算し、
前記状態閾値入力部は、状態変化計算部で計算された値と比較する上昇流の体積の閾値を定義する
ことを特徴とする。
The lightning danger determination device according to the present invention,
The state change calculation unit calculates the volume change of the upward flow in the cumulonimbus,
The state threshold value input unit defines a threshold value of an upward flow volume to be compared with the value calculated by the state change calculation unit.

本発明に係る雷危険度判定装置は、
前記状態変化計算部は、積乱雲内の霰の体積変化を計算し、
前記状態閾値入力部は、状態変化計算部で計算された値と比較する霰の体積の閾値を定義する
ことを特徴とする。
The lightning danger determination device according to the present invention,
The state change calculation unit calculates the volume change of the soot in the cumulonimbus,
The state threshold value input unit may define a threshold value of the eyelid volume to be compared with the value calculated by the state change calculation unit.

このような雷危険度判定装置によれば、雷の危険度を精度良く予測することが可能となる。   According to such a lightning risk determination device, it is possible to accurately predict the lightning risk.

積乱雲内の雷の仕組みを示す。The mechanism of lightning in the cumulonimbus is shown. 本実施形態の雷危険度判定装置のシステムブロックを示す。1 shows a system block of a lightning risk determination device of the present embodiment. 本実施形態の積乱雲検出のイメージを示す。The image of the cumulonimbus detection of this embodiment is shown. 本実施形態の三次元データ作成部を示す。The three-dimensional data creation part of this embodiment is shown. 本実施形態の三次元データ作成部の解析の流れを示す。The flow of the analysis of the three-dimensional data creation part of this embodiment is shown. 本実施形態の三次元データ作成部の各時刻におけるデータを示す。The data in each time of the three-dimensional data creation part of this embodiment are shown. 本実施形態の三次元データ作成部の制御フローチャートを示す。The control flowchart of the three-dimensional data creation part of this embodiment is shown. 積乱雲が発生してから経過する時間に対する各高度での霰の体積を示す。It shows the volume of the kite at each altitude with respect to the time elapsed since the formation of cumulonimbus clouds. 本実施形態の降水予測装置のシステムブロック図を示す。The system block diagram of the precipitation prediction apparatus of this embodiment is shown. 予測時間に対する数値予測による予測正解率とナウキャスト予測による予測正解率の比を示す。The ratio of the prediction accuracy rate by numerical prediction to the prediction time and the prediction accuracy rate by nowcast prediction is shown. 格子毎の観測データと予測データの比較を示す。Comparison of observation data and prediction data for each grid is shown. 予測時間に対する正解率の関係を示す。The relationship of the accuracy rate to the prediction time is shown. 本実施形態の降水予測方法のフローチャートを示す。The flowchart of the precipitation prediction method of this embodiment is shown. 本実施形態の降水予測装置及び降水予測方法で得られる降水予測データを示す。The precipitation prediction data obtained by the precipitation prediction apparatus and precipitation prediction method of this embodiment are shown. 本実施形態の積乱雲予測システムのシステムブロックを示す。The system block of the cumulonimbus cloud prediction system of this embodiment is shown. 本実施形態の積乱雲予測システムのフローチャートを示す。The flowchart of the cumulonimbus cloud prediction system of this embodiment is shown.

本発明にかかる実施の形態を図により説明する。   An embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は、積乱雲内の雷の仕組みを示す。   FIG. 1 shows the mechanism of lightning in the cumulonimbus.

雷は、積乱雲から発生する。積乱雲は、強い上昇気流によって下層の空気が持ち上げられ、上空で空気中の水蒸気が水滴となることで形成される。気温が氷点下の高度では、雨粒だけでなく霰や氷晶といった氷の粒も形成される。氷の粒は、上昇流の中で周囲の過冷却水滴と呼ばれる水滴と衝突することで成長する。やがて、氷の粒は、上昇気流で支えきれないほど大きくなると、落下し始める。   Thunder is generated from cumulonimbus clouds. A cumulonimbus cloud is formed when the lower air is lifted by a strong updraft and water vapor in the air becomes water droplets in the sky. At temperatures below freezing, not only raindrops but also ice grains such as hail and ice crystals are formed. Ice grains grow by colliding with surrounding water droplets called supercooled water droplets in the upward flow. Eventually, ice particles begin to fall when they become too large to support the updraft.

この上昇中および落下時に、氷の粒同士は、ぶつかり合い、大きな粒と小さな粒の間で電荷の受け渡しが発生する。それぞれの氷の粒が帯電する電荷の符号は、雲水量と呼ばれる単位体積あたりの大気に含まれている水の質量と周囲の気温によって決まる。適度な雲水量がある場合は、気温が−10℃より低いところでは、大きな氷の粒はマイナス、小さな氷の粒はプラスの電荷が帯電する。このような氷の粒どうしの衝突が続くと、積乱雲内に多くの電荷が蓄えられる。   During the rising and falling, the ice particles collide with each other, and charge transfer occurs between the large and small particles. The sign of the charge of each ice particle is determined by the mass of water contained in the atmosphere per unit volume called the amount of cloud water and the ambient temperature. When there is an appropriate amount of cloud water, large ice particles are negatively charged and small ice particles are positively charged when the temperature is lower than −10 ° C. When such collisions of ice particles continue, a lot of electric charge is stored in the cumulonimbus.

空気は電気を通さない絶縁体だが、電位差が1メートルあたり300万Vを超えると、絶縁破壊という現象が発生し、空気中を電気が通る放電が始まり、雷が発生する。雷には、落雷と雲放電があり、落雷は積乱雲と地面の間で電気が流れる現象で、雲放電は積乱雲内や異なる積乱雲同士などで電気が流れる現象である。   Air is an insulator that does not conduct electricity. However, when the potential difference exceeds 3 million V per meter, a phenomenon called dielectric breakdown occurs, and a discharge starts when electricity passes through the air, generating lightning. Lightning strikes include lightning strikes and cloud discharges. Lightning strikes are a phenomenon in which electricity flows between cumulonimbus clouds and the ground, and cloud discharges are phenomena in which electricity flows in cumulonimbus clouds or between different cumulonimbus clouds.

本実施形態の雷危険度判定装置10は、積乱雲内の霰や気流の体積変化を求め、急激な増加が認められた場合に危険であると判定する。   The thunder danger determination device 10 according to the present embodiment obtains volume changes of soot and airflow in the cumulonimbus and determines that it is dangerous when a rapid increase is recognized.

図2は、本実施形態の雷危険度判定装置10のシステムブロックを示す。図3は、本実施形態の積乱雲検出のイメージを示す。   FIG. 2 shows a system block of the lightning danger determination device 10 of the present embodiment. FIG. 3 shows an image of cumulonimbus detection according to this embodiment.

雷危険度判定装置10は、積乱雲を検出する気象情報取得部11と、三次元データを作成する三次元データ作成部12と、積乱雲の移動を予測する移動予測部13と、積乱雲内の状態変化を計算する状態変化計算部14と、状態変化計算部14で計算された値と比較する閾値を定義し入力する状態閾値入力部15と、状態変化計算部14で計算された状態変化から危険度を計算する危険度計算部16と、三次元データ等を学習処理することで作成された統計情報を入力する観測データ入力部17と、移動予測部13でナウキャスト及び数値予測から得られたそれぞれの未来予測データから危険度計算部16が計算した結果をブレンドするブレンディング部18と、危険度計算部16が計算した現況データ及びブレンディング部18でブレンドされた未来予測データから危険度の高い場所の位置情報、移動方向及び移動速度を作成する雷情報作成部19と、を備える。   The thunder danger determination device 10 includes a meteorological information acquisition unit 11 that detects cumulonimbus clouds, a three-dimensional data creation unit 12 that creates three-dimensional data, a movement prediction unit 13 that predicts the movement of the cumulonimbus clouds, and a state change in the cumulonimbus clouds. A state change calculation unit 14 for calculating the threshold value, a state threshold value input unit 15 for defining and inputting a threshold value to be compared with the value calculated by the state change calculation unit 14, and a risk level based on the state change calculated by the state change calculation unit 14 A risk level calculation unit 16 that calculates statistic data, an observation data input unit 17 that inputs statistical information created by learning the three-dimensional data, and a movement prediction unit 13 that are obtained from nowcasting and numerical prediction, respectively. The blending unit 18 blends the results calculated by the risk calculation unit 16 from the future prediction data, and the current data and blending unit 18 calculated by the risk calculation unit 16 blend. Comprising future high places positional information of the degree of risk from the prediction data, and lightning information creating unit 19 for creating a moving direction and a moving speed, a.

本実施形態の気象情報取得部11は、気象庁等の現業の単偏波レーダ等から得られる観測データを取得する。観測データは、極座標系の仰角を表すデータでよい。   The meteorological information acquisition unit 11 according to the present embodiment acquires observation data obtained from an on-the-job single polarized wave radar such as the Japan Meteorological Agency. The observation data may be data representing the elevation angle of the polar coordinate system.

三次元データ作成部12は、1台以上の気象情報取得部11が取得した観測データを気象場客観解析の入力として用いて、気象場客観解析技術により複数の極座標系の仰角データを、直交座標系における格子状の三次元データに変換する。   The three-dimensional data creation unit 12 uses the observation data acquired by one or more weather information acquisition units 11 as an input for meteorological field objective analysis, and converts elevation angle data of a plurality of polar coordinate systems into orthogonal coordinates using the meteorological field objective analysis technology. Convert to grid-like 3D data in the system.

本実施形態の三次元データ作成部12では、客観解析による三次元積乱雲を復元する技術を用いて、データを作成すればよい。三次元データ作成部12は、現在の積乱雲の状況を示す現況データを作成すると共に、過去の積乱雲の状況を過去データとして保存しておく。ここで、客観解析による三次元積乱雲を復元する技術について説明する。   The three-dimensional data creation unit 12 of the present embodiment may create data using a technique for restoring a three-dimensional cumulonimbus cloud by objective analysis. The three-dimensional data creation unit 12 creates current status data indicating the current status of cumulonimbus clouds, and stores the past status of cumulonimbus clouds as past data. Here, a technique for restoring a three-dimensional cumulonimbus by objective analysis will be described.

図4は、本実施形態の三次元データ作成部12を示す。図5は、本実施形態の三次元データ作成部12客観解析の流れを示す。図5の横軸は、時間の流れを表す。図6は、本実施形態の三次元データ作成部12の各時刻におけるデータを示す。   FIG. 4 shows the three-dimensional data creation unit 12 of this embodiment. FIG. 5 shows the flow of objective analysis of the three-dimensional data creation unit 12 of this embodiment. The horizontal axis in FIG. 5 represents the flow of time. FIG. 6 shows data at each time of the three-dimensional data creation unit 12 of the present embodiment.

三次元データ作成部12は、観測データ取得部121と、初期値作成部122と、予報値作成部123と、リスタートファイル作成部124と、推定値作成部125と、仮解析部126と、本解析部127と、を備える。   The three-dimensional data creation unit 12 includes an observation data acquisition unit 121, an initial value creation unit 122, a forecast value creation unit 123, a restart file creation unit 124, an estimated value creation unit 125, a temporary analysis unit 126, A main analysis unit 127.

観測データ取得部121は、地上観測、気象衛星及びレーダー等の観測データを、世界各国の気象機関又は宇宙機関等から取得する。観測は、様々な場所や時刻で行われているので、観測データはそれぞれの取得先から所定の時間毎に取得される。また、観測データ取得部121は、気象庁の全球モデル又はメソモデルの格子点データ等の背景場データも取得することが好ましい。観測データには、人為的なミスや機器の故障等によって精度が低く、利用できないものが存在するので、これらのデータは除外する。取得された観測データは、初期値作成部122に出力される。   The observation data acquisition unit 121 acquires observation data such as ground observations, meteorological satellites, and radars from meteorological agencies or space agencies around the world. Since observation is performed at various places and times, observation data is acquired from each acquisition destination at predetermined time intervals. Moreover, it is preferable that the observation data acquisition unit 121 also acquires background field data such as grid data of a global model or meso model of the Japan Meteorological Agency. Some observation data are excluded because they are not accurate and cannot be used due to human error or equipment failure. The acquired observation data is output to the initial value creation unit 122.

初期値作成部122は、背景場データ及び観測データ取得部121が取得した観測データから初期時刻に初期値を作成する。図6に示すように、観測データは、分布が不均一であるため、そのまま使用することはできない。そのため、初期値作成部122は、空間的且つ時間的に均一な形式の初期値を作成する。   The initial value creation unit 122 creates an initial value at the initial time from the background field data and the observation data acquired by the observation data acquisition unit 121. As shown in FIG. 6, the observation data cannot be used as it is because the distribution is non-uniform. Therefore, the initial value creation unit 122 creates an initial value in a spatially and temporally uniform format.

予報値作成部123は、初期値作成部122が作成した初期値から継続的に所定時間毎に気象場の予報値を作成する。予報値は、初期値と同様に空間的且つ時間的に均一な形式で作成される。ここで、気象場とは、気圧、気温、湿度、風向、風速、降水量、積雪の深さ、降雪の深さ、日照時間、日射量、雲、視程、大気現象等をいう。   The forecast value creation unit 123 creates forecast values for the weather field continuously from the initial value created by the initial value creation unit 122 every predetermined time. The forecast value is created in a spatially and temporally uniform format as with the initial value. Here, the meteorological field refers to atmospheric pressure, temperature, humidity, wind direction, wind speed, precipitation, snow depth, snow depth, sunshine duration, solar radiation, clouds, visibility, atmospheric phenomena, and the like.

リスタートファイル作成部124は、本解析に使用するリスタートファイルを作成する。リスタートファイルは、解析時刻より前の予め定めたリスタート時刻tにおける予報変数(風、気温、気圧、水物質等)、予報変数の時間変化項、境界値、及びリスタート時刻の一つ前のタイムステップ時間t−Δtにおける予報変数等によって、作成される(非特許文献1参照)。   The restart file creation unit 124 creates a restart file used for this analysis. The restart file is a forecast variable (wind, temperature, barometric pressure, water substance, etc.) at a predetermined restart time t before the analysis time, a time change term of the forecast variable, a boundary value, and one time before the restart time. Is generated by a forecast variable or the like at the time step time t−Δt (see Non-Patent Document 1).

推定値作成部125は、初期時刻の後、所定時刻毎に観測データ取得部121が取得する観測データが入力された解析時刻の予報値を推定値として作成する。推定値は、予報値と同様に空間的且つ時間的に均一な形式で作成される。   The estimated value creating unit 125 creates, as an estimated value, a predicted value at the analysis time when the observation data acquired by the observed data acquiring unit 121 is input every predetermined time after the initial time. The estimated value is created in a spatially and temporally uniform format, similar to the forecast value.

仮解析部126は、観測データ取得部121が取得した新たな観測データと推定値作成部125が作成した推定値とから解析インクリメントを計算する。解析インクリメントは、推定値と新たな観測値の誤差を修正する値である。解析インクリメントは、推定値と同様に空間的且つ時間的に均一な形式で作成される。本実施形態では、3次元変分法を用いて解析を行うことが好ましい。   The temporary analysis unit 126 calculates an analysis increment from the new observation data acquired by the observation data acquisition unit 121 and the estimated value created by the estimated value creation unit 125. The analysis increment is a value for correcting an error between the estimated value and the new observed value. The analysis increment is created in a spatially and temporally uniform format, similar to the estimated value. In the present embodiment, the analysis is preferably performed using a three-dimensional variational method.

ここで、3次元変分法について簡単に説明する。3次元変分法では、以下の式(1)及び(2)を用いる。
[数1]
J = 1/2 (x-xb)T B-1 (x-xb) + 1/2 [H(x)-y]T R-1 [H(x)-y] (1)
∇xJ = B-1 (x-xb) + HT R-1 [H(x)-y] (2)
ただし、
B-1は、背景誤差共分散行列の逆行列、
R-1は、観測誤差共分散行列の逆行列、
yは、観測値、
xbは、推定値、
H(x) は、解析値から観測に相当する量を求める関数(観測演算子)、
HT は、観測演算子が解析値の線形変換に相当する場合の行列Hの転置行列
である。
Here, the three-dimensional variational method will be briefly described. In the three-dimensional variational method, the following equations (1) and (2) are used.
[Equation 1]
J = 1/2 (xx b ) T B -1 (xx b ) + 1/2 [H (x) -y] T R -1 [H (x) -y] (1)
∇xJ = B -1 (xx b ) + H T R -1 [H (x) -y] (2)
However,
B -1 is the inverse of the background error covariance matrix,
R -1 is the inverse of the observation error covariance matrix,
y is the observed value,
x b is an estimate,
H (x) is a function (observation operator) that calculates the amount corresponding to the observation from the analysis value,
H T is a transposed matrix of the matrix H when the observation operator corresponds to a linear transformation of the analysis value.

式(1)は、コストファンクションと呼ばれ、観測値や数値モデルの推定値の誤差を二次形式で定量化したものである。式(2)は、コストファンクションの勾配ベクトルと呼ばれ、スカラー量のコストファンクションをこれから求めようとするベクトル量の推定値で微分したものであり、推定値と同じ次元をもつベクトル量である。   Equation (1) is called a cost function and quantifies the error of the observed value or the estimated value of the numerical model in a quadratic form. Expression (2) is called a cost function gradient vector, and is a vector quantity having the same dimensions as the estimated value, which is obtained by differentiating the cost function of the scalar quantity with the estimated value of the vector quantity to be obtained.

勾配ベクトルは、誤差を小さくするために推定値をどのように修正すればよいかについての定量的情報を与えるものである。背景誤差共分散行列の逆行列と観測誤差共分散行列の逆行列は、既知であって、予め記憶されている。すなわち、3次元変分法とは、勾配ベクトルを利用し、コストファンクションを最小にする未知値x を解析値として探査する問題である。   The gradient vector gives quantitative information on how to correct the estimate to reduce the error. The inverse matrix of the background error covariance matrix and the inverse matrix of the observation error covariance matrix are known and stored in advance. That is, the three-dimensional variational method is a problem in which an unknown value x that minimizes the cost function is searched as an analysis value using a gradient vector.

本解析部127は、リスタート時刻まで遡り、解析時刻に仮解析部126が計算した解析インクリメントを平滑化して用いて、リスタート予報値をリスタート時刻でのデータ分から継続的に修正し、本解析値を出力する。修正方法は、IAU(Incremental Analysis Update)フィルター等を用いることが好ましい。本解析後、新たな本解析値を初期値として、予報値作成部13が予報値を継続的に作成する。すなわち、次の観測値を取得すると、すぐに計算を再開することが可能となる。   The analysis unit 127 goes back to the restart time, smoothes and uses the analysis increment calculated by the temporary analysis unit 126 at the analysis time, and continuously corrects the restart forecast value from the data at the restart time. Output analysis value. As a correction method, an IAU (Incremental Analysis Update) filter or the like is preferably used. After the main analysis, the forecast value creation unit 13 continuously creates a forecast value by using a new main analysis value as an initial value. That is, the calculation can be resumed as soon as the next observed value is acquired.

ここで、IAUフィルターについて説明する。IAUフィルターは、以下の式(3)を用いる。
[数2]
∂A/∂t = Adv.A + Diff.A + Src.A + β( t - t 0 ) * Inc.A (3)
Here, the IAU filter will be described. The following equation (3) is used for the IAU filter.
[Equation 2]
∂A / ∂t = Adv.A + Diff.A + Src.A + β (t-t 0 ) * Inc.A (3)

数値予測の時間発展は一般に、式(3)のように、移流項(Adv)、拡散項(Diff)、発生・消滅項(Src)によって、時間発展が決定されている。IAUフィルターでは、さらにβ( t - t 0 ) * Inc.Aを付加することで、時間発展の仕方を変更し、予測を改善させるものである。 The time evolution of numerical prediction is generally determined by the advection term (Adv), the diffusion term (Diff), and the generation / annihilation term (Src) as shown in Equation (3). In the IAU filter, β (t−t 0 ) * Inc. A is added to change the time development method and improve the prediction.

β( t - t 0 )は、ある時刻 t と同化が行われた時刻 t 0との時間差の関数で与えられる。t が t 0 に一致する時に最大となり、時間差が大きくなるほど0に近づく。Inc.Aは、ある時刻 t 0に式(1)と式(2)で得られた x-xb である。 β (t−t 0 ) is given as a function of the time difference between a certain time t and the time t 0 when assimilation is performed. It becomes maximum when t matches t 0 , and approaches 0 as the time difference increases. Inc. A is xx b obtained by the equations (1) and (2) at a certain time t 0 .

図7は、本実施形態の三次元データ作成部12の制御フローチャートを示す。   FIG. 7 shows a control flowchart of the three-dimensional data creation unit 12 of the present embodiment.

まず、ステップ1で、観測データ取得部121で背景場データ及び気象庁等から取得した観測データを、初期値作成部122で同化し、初期値を作成する(ST1)。背景場データは、初期値作成時に取得してもよい。   First, in step 1, the observation data acquisition unit 121 assimilates the background field data and the observation data acquired from the Japan Meteorological Agency, etc., by the initial value generation unit 122 to create an initial value (ST1). The background field data may be acquired when the initial value is created.

続いて、ステップ2で、初期値から予報値作成部123が気象場の予報値を継続的に作成する(ST2)。   Subsequently, in step 2, the forecast value creation unit 123 continuously creates forecast values for the weather field from the initial values (ST2).

続いて、ステップ3で、リスタートファイル作成部124がリスタートファイルを作成する(ST3)。リスタートファイルは、解析時刻より前の予め定めたリスタート時刻に作成される。   Subsequently, in step 3, the restart file creation unit 124 creates a restart file (ST3). The restart file is created at a predetermined restart time before the analysis time.

ステップ4では、新たな観測データが有るか否かを判定する(ST4)。新たな観測データは解析時刻に入力されるので、通常、解析時刻になるまでは、新たな観測データは、入力されない。新たな観測データが有る場合、ステップ5に進む。新たな観測データが無い場合、ステップ4に戻る。   In step 4, it is determined whether there is new observation data (ST4). Since new observation data is input at the analysis time, normally, new observation data is not input until the analysis time is reached. If there is new observation data, go to step 5. If there is no new observation data, the process returns to step 4.

ステップ5では、推定値作成部125が解析時刻の予報値を推定値として作成する(ST5)。   In step 5, the estimated value creation unit 125 creates a predicted value of the analysis time as an estimated value (ST5).

続いて、ステップ6で、仮解析部126が推定値と新たな観測データから解析インクリメントを計算する(ST6)。   Subsequently, in step 6, the temporary analysis unit 126 calculates an analysis increment from the estimated value and new observation data (ST6).

次に、ステップ7で、本解析部127において、解析インクリメントを保持し、リスタート時刻へ遡る(ST7)。   Next, in step 7, the analysis unit 127 holds the analysis increment and goes back to the restart time (ST7).

次に、ステップ8で、本解析部127がリスタートファイルと解析インクリメントから本解析を行い、本解析値を出力する(ST8)。本解析は、解析インクリメントを平滑化して用いて、リスタート予報値をリスタート時刻でのデータ分から継続的に修正することが好ましい。   Next, in step 8, the main analysis unit 127 performs the main analysis from the restart file and the analysis increment, and outputs the main analysis value (ST8). In this analysis, it is preferable that the restart prediction value is continuously corrected from the data at the restart time by using the analysis increment after being smoothed.

次に、ステップ9で、解析期間が終了したか否かを判定する(ST9)。解析期間が終了した場合には、制御を終了する。   Next, in step 9, it is determined whether or not the analysis period has ended (ST9). When the analysis period ends, the control ends.

解析期間が終了した場合、ステップ10で、本解析値を新たな初期値とし、且つ、解析インクリメントを削除し、ステップ2に戻る(ST10)。すなわち、本実施形態の客観解析装置は、解析期間が終了するまで、客観解析を繰り返す。
When the analysis period ends, in step 10, the analysis value is set as a new initial value, the analysis increment is deleted, and the process returns to step 2 (ST10). That is, the objective analysis device of the present embodiment repeats the objective analysis until the analysis period ends.

移動予測部13は、三次元データ作成部12で作成された現況データ及び過去データを用いて積乱雲の移動を予測する。   The movement prediction unit 13 predicts the movement of cumulonimbus clouds using the current status data and past data created by the three-dimensional data creation unit 12.

一例として、過去データと現況データから相互相関数法等によるパターンマッチを行うことで、移動ベクトルを算出し、未来予測データとして出力すればよい。移動予測部13を用いることによって、精度良く未来の雷の予測をすることが可能となる。このように得られた予測データをナウキャスト予測データと呼ぶ。   As an example, a movement vector may be calculated by performing pattern matching using the cross-correlation number method or the like from past data and current data, and output as future prediction data. By using the movement prediction unit 13, it is possible to accurately predict future lightning. The prediction data obtained in this way is called nowcast prediction data.

また、現況データを初期値とし、雲解像数値モデルによる気象予測を行うことで、予測データを作成してもよい。このように得られた予測データを数値予測データと呼ぶ。雲解像数値モデルとしては、例えば、CReSS(Cloud Resolving Storm Simulator)等を用いればよい。   Moreover, prediction data may be created by using current state data as an initial value and performing weather prediction using a cloud resolution numerical model. The prediction data obtained in this way is called numerical prediction data. As the cloud resolving numerical model, for example, CReSS (Cloud Resolving Storm Simulator) may be used.

図8は、積乱雲が発生してから経過する時間に対する各高度での霰の体積を示す。   FIG. 8 shows the volume of the kite at each altitude with respect to the time elapsed since the formation of cumulonimbus clouds.

状態変化計算部14は、三次元データ作成部12で作成された現況データ及び過去データ並びに移動予測部13で作成された未来予測データから積乱雲の状態の変化を計算する。状態の変化の指標としては、上昇流の予め定めた所定時間の体積、霰と判別された領域の予め定めた所定時間の体積、霰の単位体積当たりの質量、鉛直積算した霰の質量又はエコー頂高度のうち少なくとも1つでよい。   The state change calculation unit 14 calculates a change in the state of the cumulonimbus cloud from the current state data and past data created by the three-dimensional data creation unit 12 and the future prediction data created by the movement prediction unit 13. As an indicator of the change in state, the volume of the upward flow for a predetermined time, the volume for a predetermined time of the region determined to be the soot, the mass per unit volume of the soot, the mass of the soot vertically integrated or the echo It may be at least one of the top altitudes.

例えば、計算される状態変化は、状態閾値入力部15から入力される予め定めた閾値以上とする。状態変化計算部14は、過去から現在の三次元データから、同一と思われる積乱雲を特定し、その状態変化を計算する。同一と思われる積乱雲の特定は、既存の積乱雲自動追跡技術を利用すればよい。   For example, the calculated state change is equal to or greater than a predetermined threshold value input from the state threshold value input unit 15. The state change calculation unit 14 identifies cumulonimbus clouds that are considered to be identical from the past three-dimensional data, and calculates the state change. To identify cumulonimbus clouds that appear to be identical, existing cumulonimbus automatic tracking technology may be used.

ここで、状態変化を評価する変数について説明する。図8は、これらの状態変化のうち、一例として霰の体積を示している。   Here, the variables for evaluating the state change will be described. FIG. 8 shows the volume of the bag as an example of these state changes.

上昇流の体積を求めるには、複数台のレーダで観測されたドップラー速度を合成し、風の三成分を推定する。三成分は東西風、南北風、鉛直風であって、鉛直上向きを正とする座標系において、正の鉛直風を上昇流と呼ぶ。閾値以上の上昇流が検出された格子グリッドの総体積を「上昇流の体積」とする。風の三成分を推定する手法は、非特許文献2を参照すればよい。   To determine the volume of the updraft, the three components of the wind are estimated by combining Doppler velocities observed by multiple radars. The three components are east-west wind, north-south wind, and vertical wind. In the coordinate system in which the vertical upward direction is positive, the positive vertical wind is called ascending current. The total volume of the grid grid in which the upward flow exceeding the threshold is detected is defined as “upward flow volume”. For a method for estimating the three components of the wind, Non-Patent Document 2 may be referred to.

霰と判別された領域の体積は、例えば、二重偏波レーダを用いた降水粒子の判別法を用いて霰と分類された格子グリッドの総体積を求めればよい。二重偏波レーダを用いた降水粒子の判別法は、非特許文献3を参照すればよい。   The volume of the region determined to be cocoon may be obtained, for example, by determining the total volume of the grid grid classified as cocoon using a precipitation particle discrimination method using dual polarization radar. Non-patent document 3 may be referred to for a method for discriminating precipitation particles using a dual polarization radar.

霰の単位体積当たりの質量は、例えば、二重偏波レーダを用いた降水粒子の判別法を用いて霰と分類された格子グリッドにおいて、反射強度及び偏波パラメータ等の測定値から単位体積当たりの質量を推定する手法を用いて算出された各格子グリッドにおける単位体積当たりの質量である。霰の単位体積当たりの質量を推定する手法は、非特許文献4及び5を参照すればよい。   The mass per unit volume of the kite is calculated from the measured values of reflection intensity, polarization parameter, etc. in the lattice grid classified as kite using the method of discriminating precipitation particles using dual polarization radar. It is the mass per unit volume in each lattice grid calculated using the method of estimating the mass of. Non-patent literatures 4 and 5 may be referred to for a method for estimating the mass per unit volume of the bag.

鉛直積算した降水粒子の質量は、反射強度および偏波パラメータ等の測定値から単位体積当たりの降水粒子(雨、霰、雪)の質量を推定する手法を用いて、各格子グリッドにおける降水粒子の質量を算出し、各格子グリッドの質量を鉛直方向に積算したものである(非特許文献6参照)。   The vertically accumulated mass of precipitation particles is calculated using a method that estimates the mass of precipitation particles (rain, hail, snow) per unit volume from the measured values of reflection intensity and polarization parameters. The mass is calculated and the mass of each grid grid is integrated in the vertical direction (see Non-Patent Document 6).

エコー頂高度は、積乱雲内にあるレーダ反射強度の等値面の最高到達高度である。   The echo peak altitude is the highest altitude reached on the isosurface of the radar reflection intensity in the cumulonimbus cloud.

等温度面エコー強度は、気温の三次元分布から気温の等値面を作成し、ある温度の等値面における反射強度をいう。具体的には、−10度程度の霰が負に帯電する温度を選択し、−10度高度における反射強度を抽出すればよい。   The isothermal surface echo intensity refers to a reflection intensity on an isosurface of a certain temperature by creating an isosurface of the air temperature from a three-dimensional distribution of the air temperature. Specifically, the temperature at which the eyelids of about −10 degrees are negatively charged is selected, and the reflection intensity at the altitude of −10 degrees may be extracted.

危険度計算部16は、状態変化計算部14が計算した上昇流の体積変化率、霰の体積変化率、霰の質量変化率、鉛直積算した降水粒子の質量の変化率、エコー頂高度変化率、又は、等温度面エコー強度変化率、並びに、観測データ入力部17から入力される統計情報を用いて、変化率が予め定めた所定値以上の積乱雲を雷の危険度が高いと判定する。危険度の判定は、統計情報によってモデル化される。   The risk calculation unit 16 calculates the volume change rate of the upflow calculated by the state change calculation unit 14, the volume change rate of the kite, the mass change rate of the kite, the rate of change of the mass of precipitation particles vertically integrated, and the rate of change of the echo peak height. Alternatively, using the isothermal surface echo intensity change rate and the statistical information input from the observation data input unit 17, a cumulonimbus with a change rate equal to or higher than a predetermined value is determined to have a high lightning risk. The determination of the risk level is modeled by statistical information.

観測データ入力部17は、三次元データ、雷危険度データ及びLMA(Lightning Mapping Array)センサ等の観測データのうち少なくとも1つを用いて学習処理することで作成された統計情報を危険度計算部16に入力する。学習処理をすることによって、より精度良く、雷の危険度を予測することが可能となる。なお、観測データ入力部17は、必ず用いる必要は無い。   The observation data input unit 17 is a risk calculation unit for statistical information created by learning processing using at least one of observation data such as three-dimensional data, lightning risk data, and LMA (Lightning Mapping Array) sensor. 16 By performing the learning process, it is possible to predict the risk of lightning with higher accuracy. Note that the observation data input unit 17 is not necessarily used.

モデル化された雷危険度データは、水平分布図として出力される。水平分布図は、三次元データ作成部12で作成された現況のデータ及び過去データと移動予測部13で作成された未来予測データをそれぞれ用いて、現況水平分布図及び未来水平分布図として出力される。   The modeled lightning risk data is output as a horizontal distribution map. The horizontal distribution map is output as a current horizontal distribution map and a future horizontal distribution map using the current data and past data created by the three-dimensional data creation unit 12 and the future prediction data created by the movement prediction unit 13, respectively. The

このうち、未来予測データに関しては、移動予測部で作成されたナウキャスト予測データ及び数値予測データの結果を、ブレンディング部18において、それぞれブレンドする。ここで、ブレンディング予測について説明する。   Among these, regarding the future prediction data, the blending unit 18 blends the results of the nowcast prediction data and the numerical prediction data created by the movement prediction unit. Here, blending prediction will be described.

図9は、本実施形態のブレンディング部18のシステムブロック図を示す。   FIG. 9 shows a system block diagram of the blending unit 18 of the present embodiment.

ブレンディング部18は、観測データ取得部181と、数値予測部182と、ナウキャスト予測部183と、正解率計算部184と、位置ズレ格子数入力部185と、合成部186と、を備える。   The blending unit 18 includes an observation data acquisition unit 181, a numerical prediction unit 182, a nowcast prediction unit 183, a correct answer rate calculation unit 184, a positional shift lattice number input unit 185, and a synthesis unit 186.

観測データ取得部181は、地上観測、気象衛星及びレーダー等の観測データを、世界各国の気象機関又は宇宙機関等から取得する。観測は、様々な場所や時刻で行われているので、観測データはそれぞれの取得先から所定の時間毎に取得される。観測データには、人為的なミスや機器の故障等によって精度が低く、利用できないものが存在するので、これらのデータは除外する。取得された観測データは、数値予測部182及びナウキャスト予測部183に出力される。   The observation data acquisition unit 181 acquires observation data such as ground observations, meteorological satellites, and radars from meteorological agencies or space agencies around the world. Since observation is performed at various places and times, observation data is acquired from each acquisition destination at predetermined time intervals. Some observation data are excluded because they are not accurate and cannot be used due to human error or equipment failure. The acquired observation data is output to the numerical prediction unit 182 and the nowcast prediction unit 183.

数値予測部182は、観測領域を格子状に分割し、観測データ取得部181から取得した観測データを用いて、格子毎に数値予報を行う部分である。数値予報は、物理法則を用いて降水の時間変化をコンピュータで計算して未来の降水を予測する。   The numerical prediction unit 182 is a part that divides the observation region into a lattice and performs numerical prediction for each lattice using the observation data acquired from the observation data acquisition unit 181. Numerical forecasting predicts future precipitation by calculating the time change of precipitation with a computer using the laws of physics.

ナウキャスト予測部183は、観測領域を格子状に分割し、観測データ取得部181から取得した観測データを用いて、過去の降水域の動きと現在の降水の分布を用いて、短時間後の降水の分布を格子毎に予測する部分である。   The nowcast prediction unit 183 divides the observation region into a grid and uses the observation data acquired from the observation data acquisition unit 181 to use the past precipitation region movement and the current precipitation distribution to This is the part that predicts the precipitation distribution for each grid.

正解率計算部184は、数値予測部182から得られる数値予測データとナウキャスト予測部183から得られるナウキャスト予測データに対して、位置ズレを許容しながら、位置ズレ格子数(位置ズレを許容する空間スケール)毎の正解率を以下の式(4)を用いて計算する。
ただし、
O(n)(i,j) は、格子(i,j)での観測値のFraction、
M(n)(i,j) は、格子(i,j)での予測値のFraction、
Fractionは、n×n領域に対して降水量が予め定めた所定の値以上となる格子の割合、
nは、Fractionを計算する正方形の1辺の格子数、
Nは、 評価領域の全格子数、
ΣiΣjは、評価領域内の和
である。
The accuracy rate calculation unit 184 allows the positional deviation lattice number (allows positional deviation) while allowing the positional deviation between the numerical prediction data obtained from the numerical prediction unit 182 and the nowcast prediction data obtained from the nowcast prediction unit 183. The accuracy rate for each spatial scale) is calculated using the following equation (4).
However,
O (n) (i, j) is the Fraction of observations in the lattice (i, j),
M (n) (i, j) is the Fraction of the predicted value in the lattice (i, j),
Fraction is the percentage of grids where precipitation is greater than or equal to a predetermined value for the n × n region,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
N is the total number of grids in the evaluation area,
Σ i Σ j is the sum in the evaluation region.

位置ズレ格子数入力部185は、必要な位置ズレ格子数を適宜入力する。位置ズレ格子数nを大きくすると、降水発生確率の予測精度は上がる。しかしながら、広い範囲内の何れかの場所で雨が降るという予報は的中するが、実用的ではない。逆に、位置ズレ格子数nを小さくすると、降水発生確率の予測精度は下がる。すなわち、この地点で数十分後に雨が降るというピンポイントの予報は、困難である。したがって、位置ズレ格子数nは、利用者の要望に応じて、適宜決定することが好ましい。   The misalignment grid number input unit 185 appropriately inputs a necessary misalignment grid number. Increasing the number of misalignment grids n increases the prediction accuracy of the probability of precipitation. However, the forecast that it will rain anywhere in a wide range is correct, but it is not practical. Conversely, when the number of misalignment grids n is reduced, the prediction accuracy of the precipitation occurrence probability is lowered. In other words, it is difficult to make a pinpoint forecast that it will rain several tens of minutes after this point. Therefore, it is preferable to appropriately determine the number n of misalignment lattices according to the user's request.

合成部186は、正解率計算部184で求めた正解率を考慮して、最適な合成係数をリアルタイムで推定し、その合成係数を用いて数値予測データとナウキャスト予測データを、以下の式(5)を用いて合成する。
R(n,t)=C(n,t)×R1(n,t)+(1−C(n,t))×R2(n,t) (5)
ただし、
nはFractionを計算する正方形の1辺の格子数、
tは、時間、
R1(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後のナウキャスト予測データ、
R2(n,t)は、1辺の格子数nでのt時間後の数値予測データ、
C(n,t)は、1辺の格子数nでの数値予測データR2(n,t)に対するナウキャスト予測データR1(n,t)のt時間後の合成係数(nとtの関数、0≦C(n,t)≦1)、
である。
The synthesis unit 186 estimates the optimal synthesis coefficient in real time in consideration of the accuracy rate obtained by the accuracy rate calculation unit 184, and uses the synthesis coefficient to calculate numerical prediction data and nowcast prediction data using the following formula ( 5).
R (n, t) = C (n, t) × R1 (n, t) + (1−C (n, t)) × R2 (n, t) (5)
However,
n is the number of grids on one side of the square for calculating Fraction,
t is time,
R1 (n, t) is Nowcast prediction data after t hours with the number of lattices n on one side,
R2 (n, t) is numerical prediction data after t hours with the number of lattices n on one side,
C (n, t) is a composite coefficient (a function of n and t) after t hours of the nowcast prediction data R1 (n, t) with respect to the numerical prediction data R2 (n, t) with a lattice number n of one side. 0 ≦ C (n, t) ≦ 1),
It is.

合成係数は、数値予測データとナウキャスト予測データの正解率を考慮して決定される。予測データの正解率は、過去1時間の真値と比較することで、リアルタイムに算出される。   The composite coefficient is determined in consideration of the accuracy rate of the numerical prediction data and the nowcast prediction data. The accuracy rate of the prediction data is calculated in real time by comparing with the true value of the past one hour.

図10は、予測時間に対する数値予測による予測正解率とナウキャスト予測による予測正解率の比を示す。   FIG. 10 shows the ratio of the prediction accuracy rate based on numerical prediction to the prediction time and the prediction accuracy rate based on nowcast prediction.

図10に示すように、数値予測は、予測時間が短い場合、正解率が低く、予測時間が長くなると正解率が高くなる。ナウキャスト予測は、予測時間が短い場合、正解率が高く、予測時間が長くなると正解率が低くなる。したがって、予測時間が短い場合にはナウキャスト予測を重視し、予測時間が長い場合には数値予測を重視する合成係数を求めることが好ましい。   As shown in FIG. 10, in the numerical prediction, when the prediction time is short, the accuracy rate is low, and when the prediction time is long, the accuracy rate is high. Nowcast prediction has a high accuracy rate when the prediction time is short, and a low accuracy rate when the prediction time is long. Therefore, it is preferable to obtain a synthesis coefficient that places importance on nowcast prediction when the prediction time is short, and places importance on numerical prediction when the prediction time is long.

また、局地的大雨を予測する場合には、格子を1km以下とした高い分解能での予測が求められる。高い格子分解能で予測すると、格子毎の予測データの精度は、一般に低くなる。すなわち、高い格子分解能での予測は、誤差が大きい。   Moreover, when predicting local heavy rain, prediction with high resolution with a grid of 1 km or less is required. When prediction is performed with high lattice resolution, the accuracy of prediction data for each lattice is generally low. That is, the prediction with a high lattice resolution has a large error.

図11は、格子毎の観測データと予測データの比較を示す。図11(a)は観測データ、図11(b)は予測データを示す。斜線部分の格子は予め定めた所定量以上の降水量の位置を示す。   FIG. 11 shows a comparison between observation data and prediction data for each grid. FIG. 11A shows observation data, and FIG. 11B shows prediction data. The grid in the shaded area indicates the position of precipitation that is greater than or equal to a predetermined amount.

図11に示した例において、位置ズレを許容しないn=1の格子スケールを選択すると、予測データは観測データと異なる結果と判定される。しかしながら、位置ズレを5グリッド許容するn=5の格子スケールを選択すると、予測データと観測データがどちらも所定量以上の降水量の位置が6つなので、予測データは観測データと同一の結果と判定される。   In the example illustrated in FIG. 11, when a grid scale of n = 1 that does not allow positional deviation is selected, the prediction data is determined to be different from the observation data. However, if a grid scale of n = 5 that allows 5 misregistrations is selected, both the predicted data and the observed data have six precipitation positions that are equal to or greater than the predetermined amount, so the predicted data has the same result as the observed data. Determined.

本実施形態では、正解率計算部184において、式(4)を用いて、ある程度の位置ズレを許容し、高い格子分解能においても、予測精度を維持することができる。そして、合成部186で、正解率計算部184の結果を用いて、数値予測データとナウキャスト予測データを合成する。   In the present embodiment, the accuracy rate calculation unit 184 allows a certain amount of positional deviation using Expression (4), and can maintain the prediction accuracy even at high lattice resolution. Then, the synthesizing unit 186 synthesizes the numerical prediction data and the nowcast prediction data using the result of the accuracy rate calculation unit 184.

式(4)は、評価する座標(i,j)における位置ズレ格子数nを許容した時のFractionの正解率を示す。Fractionには、OとMがある。FractionOは、実際に観測された雨に対して位置ズレ許容した時の降水発生確率である。FractionMは、予測された雨に対して位置ズレ許容した時の降水発生確率である。   Equation (4) shows the accuracy rate of Fraction when the number of misalignment grids n at the coordinates (i, j) to be evaluated is allowed. Fraction includes O and M. FractionO is a precipitation occurrence probability when positional deviation is allowed with respect to actually observed rain. FractionM is the precipitation occurrence probability when the positional deviation is allowed with respect to the predicted rain.

式(4)は、過去に得られた数値予測データとナウキャスト予測データに対して、各位置ズレ格子数について求められ、予測の正解率を計算することができる。また、式(4)は、予測のリードタイム毎に計算される。そして、数値予測とナウキャスト予測のリードタイム毎の正解率の比から合成係数を決定する。したがって、合成係数は、各位置ズレ格子数と各リードタイムによって決定される。   Expression (4) is obtained for each number of misalignment grids with respect to numerical prediction data and nowcast prediction data obtained in the past, and the accuracy rate of prediction can be calculated. Equation (4) is calculated for each prediction lead time. Then, the synthesis coefficient is determined from the ratio of the correct answer rate for each lead time of numerical prediction and nowcast prediction. Therefore, the synthesis coefficient is determined by the number of misalignment grids and the lead time.

つまり、正解率計算部184は、数値予測データとナウキャスト予測データを位置ズレ格子数nだけ許容した降水量分布及び降水発生確率分布をリードタイム毎に計算する。そして、合成部186は、リードタイム及び位置ズレ格子数n毎の予測に対して、合成係数をもとに最新の数値予測データとナウキャスト予測データを合成し、降水量分布及び降水発生確率分布を求める。   That is, the correct answer rate calculation unit 184 calculates the precipitation distribution and the precipitation occurrence probability distribution in which the numerical prediction data and the nowcast prediction data are allowed by the number of misalignment grids n for each lead time. The synthesizing unit 186 synthesizes the latest numerical prediction data and nowcast prediction data based on the synthesis coefficient with respect to the prediction for each lead time and misalignment grid number n, and the precipitation distribution and the precipitation occurrence probability distribution. Ask for.

このように、本実施形態のブレンディング部18は、降水量予測分布に加えて、降水発生確率分布を求めることが可能となる。   Thus, the blending unit 18 of the present embodiment can obtain the precipitation occurrence probability distribution in addition to the precipitation prediction distribution.

図12は、予測時間に対する正解率の関係を示す。図12(a)は1時間に50mmの降水を予測した場合、図12(b)は1時間に20mmの降水を予測した場合を示す。図12に示すグラフ内のLは、位置ズレ許容スケール(km)を示す。   FIG. 12 shows the relationship of the correct answer rate to the predicted time. FIG. 12A shows a case where 50 mm of precipitation is predicted per hour, and FIG. 12B shows a case where 20 mm of precipitation is predicted per hour. L in the graph shown in FIG. 12 indicates a positional deviation allowable scale (km).

例えば、予測の正解率が50%は必要であると決めた場合、図12に示した許容ラインよりも上方にあるデータを用いることが好ましい。   For example, when it is determined that a prediction accuracy rate of 50% is necessary, it is preferable to use data that is above the allowable line shown in FIG.

次に、本実施形態のブレンディング部18の制御フローについて説明する。   Next, the control flow of the blending unit 18 of this embodiment will be described.

図13は、本実施形態の降水予測方法のフローチャートを示す。   FIG. 13 shows a flowchart of the precipitation prediction method of this embodiment.

まず、ステップ11で、過去の実際の降水データの読み込む(ST11)。続いて、ステップ12で、過去の数値予測データ及びナウキャスト予測データの読み込む(ST12)。   First, in step 11, past actual precipitation data is read (ST11). Subsequently, in step 12, past numerical prediction data and nowcast prediction data are read (ST12).

次に、ステップ13で、位置ズレ格子数nを決定する(ST13)。位置ズレ格子数nは、利用者が適宜決定することが可能である。   Next, in step 13, the number n of misalignment lattices is determined (ST13). The number n of misalignment lattices can be determined as appropriate by the user.

次に、ステップ14で、式(4)に示した正解率を計算する(ST14)。続いて、ステップ15で、数値予測データとナウキャスト予測データの合成係数を計算する(ST15)。正解率及び合成係数の計算時には、ステップ11〜ステップ13において求めた降水データ、予測データ及び位置ズレ格子数n等を用いる。   Next, in step 14, the correct answer rate shown in equation (4) is calculated (ST14). Subsequently, in step 15, a composite coefficient of the numerical prediction data and the nowcast prediction data is calculated (ST15). At the time of calculating the correct answer rate and the composite coefficient, the precipitation data, the prediction data, the number of misalignment grids n and the like obtained in steps 11 to 13 are used.

次に、ステップ16で、最新の数値予測データとナウキャスト予測データを読み込む(ST16)。続いて、ステップ17で、ステップ16において読み込んだ最新の数値予測データ及びナウキャスト予測データにおける位置ズレ格子数毎の降水量予測及び降水確率予測を求める(ST17)。   Next, in step 16, the latest numerical prediction data and nowcast prediction data are read (ST16). Subsequently, in step 17, precipitation prediction and precipitation probability prediction are obtained for each number of position shift grids in the latest numerical prediction data and nowcast prediction data read in step 16 (ST17).

次に、ステップ18で、数値予測データによる予測とナウキャスト予測データによる予測を合成する(ST18)。合成の際は、ステップ15で計算した合成係数を用いて、式(5)から求める。また、図12に示した許容ライン等を考慮することが好ましい。   Next, in step 18, the prediction based on the numerical prediction data and the prediction based on the nowcast prediction data are combined (ST18). At the time of composition, the composition coefficient calculated in step 15 is used to obtain from the equation (5). Further, it is preferable to consider the allowable line shown in FIG.

最後に、ステップ19で、位置ズレ格子数毎の降水量及び降水確率を予測した合成予測ファイルを出力する(ST19)。   Finally, in step 19, a combined prediction file that predicts the precipitation amount and the precipitation probability for each number of misalignment grids is output (ST19).

図14は、本実施形態のブレンディング部18で得られる降水予測データを示す。図14(a)は雨量予測データを示し、図14(b)は降水発生確率データを示す。   FIG. 14 shows precipitation prediction data obtained by the blending unit 18 of the present embodiment. FIG. 14A shows rainfall prediction data, and FIG. 14B shows precipitation occurrence probability data.

図14(a)及び図14(b)に示すように、本実施形態のブレンディング部18では、降水量予測データに加えて、降水発生確率データを求めることが可能となる。また、降水発生確率データにおいては、位置ズレ格子数nを選択することで、所定の領域に所定量以上の雨が降る確率を適宜求めることが可能となる。例えば、図14(b)に示す例では、周囲5km四方に50mm以上の雨が降る確率を求めている。   As shown in FIGS. 14A and 14B, the blending unit 18 of the present embodiment can obtain precipitation occurrence probability data in addition to precipitation prediction data. Further, in the precipitation occurrence probability data, it is possible to appropriately obtain the probability that a predetermined amount or more of rain will fall in a predetermined region by selecting the number n of misalignment grids. For example, in the example shown in FIG. 14 (b), the probability of rain of 50 mm or more in the 5 km square is obtained.

雷情報作成部19は、危険度計算部16及びブレンディング部18で計算された時系列の雷危険度データと移動予測部13で計算された移動ベクトルを用いて、三次元分布の予測を行う。その後、現況の雷危険度の高い積乱雲の位置、並びに、積乱雲の未来の移動方向及び移動速度を計算する。   The lightning information creation unit 19 predicts a three-dimensional distribution using the time-series lightning risk data calculated by the risk calculation unit 16 and the blending unit 18 and the movement vector calculated by the movement prediction unit 13. Thereafter, the position of the current cumulonimbus cloud with a high lightning risk, and the future moving direction and speed of the cumulonimbus cloud are calculated.

このように、本実施形態の雷危険度判定装置1によれば、雷の危険度を精度良く予測することが可能となる。   As described above, according to the lightning risk determination device 1 of the present embodiment, it is possible to accurately predict the lightning risk.

図15は、本実施形態の積乱雲予測システムのシステムブロックを示す。   FIG. 15 shows a system block of the cumulonimbus cloud prediction system of this embodiment.

積乱雲予測システム21は、雷危険度判定装置10と、受信者の情報を入力する受信者情報入力部24と、雷危険度判定装置10が演算した積乱雲の情報と受信者情報入力部24から受信者が入力した受信者の情報とからそれぞれの関係を演算する積乱雲・受信者関係演算部25と、積乱雲・受信者関係演算部25が演算した結果を出力する出力部26と、を備える。   The cumulonimbus cloud prediction system 21 receives the thunder danger determination device 10, the receiver information input unit 24 that inputs the receiver information, and the cumulonimbus information calculated by the thunder hazard determination device 10 and the receiver information input unit 24. A cumulonimbus / recipient relationship computing unit 25 that computes each relationship from the receiver's information input by the user, and an output unit 26 that outputs the results computed by the cumulonimbus / receiver relationship computing unit 25.

受信者情報入力部24は、受信者が予め自分の情報を入力するものである。例えば、受信者情報入力部24は、携帯端末等を使用してもよい。受信者が危険か否かを知りたい位置を知らせる受信者の位置情報24a、受信者が設定した危険度のレベル及び距離等を知らせる受信者の危険設定情報24b、受信者が設定した位置ズレの許容範囲を知らせる受信者の位置ズレ許容情報24cを入力する。   The receiver information input unit 24 is used by the receiver to input his / her information in advance. For example, the recipient information input unit 24 may use a mobile terminal or the like. Recipient's position information 24a that informs the receiver of whether or not the recipient wants to know the danger, the receiver's risk setting information 24b that informs the danger level and distance set by the receiver, and the positional deviation set by the receiver The receiver's positional deviation allowable information 24c that informs the allowable range is input.

受信者の位置情報24aは、受信者が現在存在する場所、受信者がこれから移動する場所又は受信者が知りたい場所等でよい。場所は、GPS等の緯度経度情報から特定すればよい。受信者はこれらの場所から少なくとも1つを選択する。   The location information 24a of the recipient may be a location where the recipient currently exists, a location where the recipient will move from now on, or a location that the recipient wants to know. The location may be specified from latitude and longitude information such as GPS. The recipient selects at least one of these locations.

受信者の危険設定情報24bは、受信者が設定する危険度の情報である。例えば、受信者は危惧している現象を雨、風、雷、雹の中から少なくとも1つ特定し、その現象の危険度をレベル毎に選択する。危険度は、雨の場合は時間雨量又は積算雨量等、風の場合は風速等、雷の場合は気象庁の定めた雷ナウキャストの活動度等、雹の場合は上空での存在又は落下確認等を参考にして少なくとも注意及び警戒等の2つのレベルを設定すればよい。受信者はこれらのレベルから少なくとも1つを選択する。   The receiver risk setting information 24b is information on the degree of risk set by the receiver. For example, the receiver specifies at least one phenomenon of concern from rain, wind, thunder, and hail, and selects the risk level of the phenomenon for each level. The degree of danger is the hourly or cumulative rainfall in the case of rain, wind speed in the case of wind, etc. It is sufficient to set at least two levels such as caution and vigilance with reference to. The recipient selects at least one of these levels.

受信者の位置ズレ許容情報24cは、受信者が設定する位置ズレを許容できる範囲である。例えば、受信者は位置ズレ無し〜20kmまでを調整すればよい。位置ズレ距離は、連続的又は段階的に設定可能であればよい。積乱雲の大きさは約10kmなので、その2倍を最大値とすることが好ましい。   The receiver positional deviation allowable information 24c is a range in which the positional deviation set by the receiver can be allowed. For example, the receiver only needs to adjust the positional deviation up to 20 km. The positional deviation distance only needs to be set continuously or stepwise. Since the cumulonimbus is about 10km in size, it is preferable to set the maximum value to twice that size.

積乱雲・受信者関係演算部25は、積乱雲の座標系を受信者の座標系に変換して、受信者が設定した位置の危険度レベルを現象毎に時系列で演算する。積乱雲は常に大きさを変え、移動する。また、受信者は、危険度を知りたい現象、位置等が時間毎にかわる場合がある。したがって、座標系をあわせて積乱雲と受信者の関係を演算する。   The cumulonimbus / recipient relationship calculation unit 25 converts the cumulonimbus coordinate system to the receiver's coordinate system, and calculates the risk level at the position set by the receiver in time series for each phenomenon. Cumulonimbus always changes size and moves. In addition, the receiver may want to know the degree of danger, the position, etc., from time to time. Therefore, the relationship between the cumulonimbus and the receiver is calculated with the coordinate system.

出力部26は、積乱雲・受信者関係演算部5が演算した結果を出力する。出力部26は、受信者が受信者情報入力部24で設定した場所が危険な位置か否かを知らせる危険位置情報26a、受信者が受信者情報入力部24で設定した時刻が危険な時刻か否かを知らせる危険時刻情報26b、受信者が受信者情報入力部24で設定した雨、風、雷又は雹等の種別が危険か否かを知らせる危険種別情報26c、及び、受信者が受信者情報入力部24で設定した危険レベルのどのレベルなのかを知らせる危険レベル情報26d等のうち少なくとも1つを出力する。   The output unit 26 outputs the result calculated by the cumulonimbus / recipient relationship calculation unit 5. The output unit 26 includes dangerous position information 26a for notifying whether or not the place set by the receiver using the receiver information input unit 24 is a dangerous position, and whether the time set by the receiver using the receiver information input unit 24 is a dangerous time. Risk time information 26b that informs whether or not, the risk type information 26c that informs whether or not the type of rain, wind, thunder or hail set by the receiver in the receiver information input unit 24 is dangerous, and the receiver is the receiver At least one of the danger level information 26d that informs which of the danger levels set by the information input unit 24 is output.

なお、受信者情報入力部24と出力部26は、パーソナルコンピュータ又は携帯端末等でよい。受信者は、パーソナルコンピュータ又は携帯端末等から受信者の情報及び知りたい情報を入力し、演算された後の積乱雲に関する情報を携帯端末等で見ることができる。   The recipient information input unit 24 and the output unit 26 may be a personal computer or a portable terminal. The receiver can input the information of the receiver and the information he / she wants to know from a personal computer or a portable terminal, and can view information about the cumulonimbus cloud after the calculation on the portable terminal or the like.

図16は、本実施形態の積乱雲予測システムのフローチャートを示す。   FIG. 16 shows a flowchart of the cumulonimbus prediction system of the present embodiment.

まず、ステップ21で、雷危険度判定装置10が危険な雷の情報を演算して出力する(ST21)。   First, at step 21, the lightning risk determination device 10 calculates and outputs dangerous lightning information (ST21).

次に、ステップ22で、受信者情報入力部24が、受信者の情報を取得する(ST22)。取得される受信者の情報は、受信者の位置情報24a、受信者の危険設定情報24b、受信者の位置ズレ許容情報24c等でよい。   Next, in step 22, the recipient information input unit 24 acquires recipient information (ST22). The information on the recipient that is acquired may be the location information 24a of the recipient, the danger setting information 24b of the recipient, the positional deviation tolerance information 24c of the recipient, and the like.

次に、ステップ23で、積乱雲・受信者関係演算部25が、積乱雲と受信者の関係を演算する(ST23)。積乱雲と受信者の関係は、積乱雲の座標系を受信者の座標系に変換して、受信者が設定した位置の危険度レベルを現象毎に時系列で演算すればよい。   Next, in step 23, the cumulonimbus / recipient relationship calculating unit 25 calculates the relationship between the cumulonimbus and the receiver (ST23). As for the relationship between the cumulonimbus and the receiver, the coordinate system of the cumulonimbus cloud may be converted into the coordinate system of the receiver, and the risk level at the position set by the receiver may be calculated in time series for each phenomenon.

次に、ステップ24で、出力部25が、積乱雲と受信者の関係を出力する(ST24)。出力部26は、危険位置情報26a、危険時刻情報26b、危険種別情報26c、及び、危険レベル情報26d等のうち少なくとも1つを出力すればよい。   Next, in step 24, the output unit 25 outputs the relationship between the cumulonimbus and the receiver (ST24). The output unit 26 may output at least one of the dangerous position information 26a, the dangerous time information 26b, the dangerous type information 26c, the dangerous level information 26d, and the like.

このように、積乱雲予測システム1によれば、雷危険度判定装置10によって雷の危険度を精度良く予測することができ、受信者に的確に積乱雲の情報を知らせることが可能となる。   As described above, according to the cumulonimbus cloud prediction system 1, it is possible to accurately predict the risk of lightning by the lightning risk determination device 10, and to accurately notify the receiver of information on cumulonimbus clouds.

以上、本実施形態の雷危険度判定装置10は、積乱雲を検出する気象情報取得部11と、気象情報取得部11で取得された気象データから客観解析技術を用いて現在の積乱雲の状況を表す現況データ及び過去の積乱雲の状況を表す過去データを含む三次元データを作成する三次元データ作成部12と、現況データ及び過去データから積乱雲の移動を予測し未来の積乱雲の状況を表すナウキャスト予測データ、及び、現況データを初期値とし雲解像数値モデルによる気象予測を行うことで作成する数値予測データを含む未来予測データを作成する移動予測部13と、状態変化に関する予め定めた閾値を定義する状態閾値入力部と、現況データ、過去データ及び未来予測データから積乱雲内の状態変化を計算する状態変化計算部14と、状態変化計算部14で計算された状態変化から雷発生の危険度を表す雷危険度データを計算する危険度計算部16と、未来予測データに関してナウキャスト予測データ及び数値予測データの結果をブレンドするブレンディング部18と、危険度計算部16及びブレンディング部18が計算した雷危険度データから危険度の高い場所の位置情報を作成する雷情報作成部19と、を備える。したがって、雷の危険度を精度良く予測することが可能となる。   As described above, the lightning risk determination device 10 according to the present embodiment represents the current state of cumulonimbus clouds using the meteorological information acquisition unit 11 that detects cumulonimbus clouds and the objective analysis technology from the weather data acquired by the weather information acquisition unit 11. A three-dimensional data creation unit 12 that creates three-dimensional data including current data and past data representing past cumulonimbus conditions, and nowcast prediction that predicts cumulonimbus movement from the current data and past data and represents future cumulonimbus conditions Data and the movement prediction unit 13 for generating future prediction data including numerical prediction data generated by performing weather prediction using a cloud resolving numerical model with current data as an initial value, and a predetermined threshold for state change are defined A state threshold value input unit, a state change calculation unit 14 that calculates a state change in the cumulonimbus cloud from current data, past data, and future prediction data, and a state change A risk calculation unit 16 that calculates lightning risk data representing the risk of lightning from the state change calculated by the calculation unit 14, and a blending unit that blends the results of nowcast prediction data and numerical prediction data with respect to future prediction data 18, and a lightning information creation unit 19 that creates location information of a place with a high risk from the lightning risk data calculated by the risk calculation unit 16 and the blending unit 18. Therefore, it is possible to accurately predict the risk of lightning.

また、本実施形態の雷危険度判定装置10は、三次元データ、雷危険度データ及び観測データのうち少なくとも1つを用いて学習処理することで作成された統計情報を危険度計算部16に入力する観測データ入力部17を備える。したがって、より精度良く、雷の危険度を予測することが可能となる。   In addition, the lightning risk determination device 10 of the present embodiment stores statistical information created by learning processing using at least one of three-dimensional data, lightning risk data, and observation data in the risk calculation unit 16. An observation data input unit 17 is provided. Therefore, it is possible to predict the risk of lightning with higher accuracy.

また、本実施形態の雷危険度判定装置10では、状態変化計算部14は、積乱雲内の上昇流の体積変化を計算し、状態閾値入力部16は、状態変化計算部で計算された値と比較する上昇流の体積の閾値を定義する。したがって、より精度良く、雷の危険度を予測することが可能となる。   Further, in the lightning risk determination device 10 of the present embodiment, the state change calculation unit 14 calculates the volume change of the upward flow in the cumulonimbus, and the state threshold input unit 16 has the value calculated by the state change calculation unit. Define the upflow volume threshold to compare. Therefore, it is possible to predict the risk of lightning with higher accuracy.

また、本実施形態の雷危険度判定装置10では、状態変化計算部14は、積乱雲内の霰の体積変化を計算し、状態閾値入力部16は、状態変化計算部で計算された値と比較する霰の体積の閾値を定義する。したがって、より精度良く、雷の危険度を予測することが可能となる。   Further, in the lightning risk determination device 10 of the present embodiment, the state change calculation unit 14 calculates the volume change of the soot in the cumulonimbus, and the state threshold input unit 16 compares the value calculated by the state change calculation unit. Define a threshold for the volume of the kite to be. Therefore, it is possible to predict the risk of lightning with higher accuracy.

なお、この実施形態によって本発明は限定されるものではない。すなわち、実施形態の説明に当たって、例示のために特定の詳細な内容が多く含まれるが、当業者であれば、これらの詳細な内容に色々なバリエーションや変更を加えてもよい。   In addition, this invention is not limited by this embodiment. That is, in describing the embodiment, many specific details are included for illustration, but those skilled in the art may add various variations and changes to these details.

1…積乱雲予測システム
2…積乱雲検出部
3…積乱雲情報演算部
4…受信者情報入力部
5…積乱雲受信者関係演算部
6…出力部
10…雷危険度判定装置
11…気象情報取得部
12…三次元データ作成部
13…移動予測部
14…状態変化計算部
15…状態閾値入力部
16…危険度計算部
17…観測データ入力部
18…ブレンディング部
19…雷情報作成部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Cumulonimbus cloud prediction system 2 ... Cumulonimbus cloud detection part 3 ... Cumulonimbus cloud information calculation part 4 ... Receiver information input part 5 ... Cumulonimbus cloud receiver relation calculation part 6 ... Output part 10 ... Lightning risk determination apparatus 11 ... Weather information acquisition part 12 ... Three-dimensional data creation unit 13 ... movement prediction unit 14 ... state change calculation unit 15 ... state threshold value input unit 16 ... risk level calculation unit 17 ... observation data input unit 18 ... blending unit 19 ... lightning information creation unit

Claims (4)

積乱雲を検出する気象情報取得部と、
前記気象情報取得部で取得された気象データから客観解析技術を用いて現在の積乱雲の状況を表す現況データ及び過去の積乱雲の状況を表す過去データを含む三次元データを作成する三次元データ作成部と、
状態変化に関する予め定めた閾値を定義する状態閾値入力部と、
前記現況データ及び前記過去データから積乱雲の移動を予測し未来の積乱雲の状況を表すナウキャスト予測データ、及び、前記現況データを初期値とし雲解像数値モデルによる気象予測を行うことで作成する数値予測データを含む未来予測データを作成する移動予測部と、
前記現況データ、前記過去データ及び前記未来予測データから、状態変化が前記閾値以上となる積乱雲を特定して、その積乱雲内の状態変化を計算する状態変化計算部と、
前記状態変化計算部で計算された状態変化から雷発生の危険度を表す雷危険度データを計算する危険度計算部と、
前記未来予測データに関して前記ナウキャスト予測データ及び前記数値予測データの結果をブレンドするブレンディング部と、
前記危険度計算部及び前記ブレンディング部が計算した雷危険度データから危険度の高い場所の位置情報を作成する雷情報作成部と、
を備える
ことを特徴とする雷危険度判定装置。
A weather information acquisition unit for detecting cumulonimbus clouds;
A three-dimensional data creation unit that creates current data representing the current cumulonimbus status and past data representing past cumulonimbus status using objective analysis technology from the weather data acquired by the weather information acquisition unit When,
A state threshold value input part for defining a predetermined threshold value regarding the state change;
Predicted movement of cumulonimbus clouds from the current data and the past data, nowcast prediction data representing the state of future cumulonimbus clouds, and numerical values created by performing weather prediction using a cloud resolving numerical model with the current data as initial values A movement prediction unit for creating future prediction data including prediction data;
A state change calculation unit that identifies a cumulonimbus whose state change is equal to or greater than the threshold from the current data, the past data, and the future prediction data, and calculates a state change in the cumulonimbus cloud;
A risk calculation unit for calculating lightning risk data representing the risk of lightning occurrence from the state change calculated by the state change calculation unit;
A blending unit for blending the results of the nowcast prediction data and the numerical prediction data with respect to the future prediction data;
A lightning information creation unit that creates location information of a high risk location from the lightning risk data calculated by the risk calculation unit and the blending unit;
A lightning risk determination device comprising:
前記三次元データ、前記雷危険度データ及び観測データのうち少なくとも1つを用いて学習処理することで作成された統計情報を前記危険度計算部に入力する観測データ入力部を備える
ことを特徴とする請求項1に記載の雷危険度判定装置。
An observation data input unit that inputs statistical information created by performing learning processing using at least one of the three-dimensional data, the lightning risk data, and the observation data to the risk calculation unit; The lightning danger determination device according to claim 1.
前記状態変化計算部は、積乱雲内の上昇流の体積変化を計算し、
前記状態閾値入力部は、状態変化計算部で計算された値と比較する上昇流の体積の閾値を定義する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の雷危険度判定装置。
The state change calculation unit calculates the volume change of the upward flow in the cumulonimbus,
The thunder hazard level determination device according to claim 1, wherein the state threshold value input unit defines a volume threshold value of an upflow volume to be compared with a value calculated by a state change calculation unit.
前記状態変化計算部は、積乱雲内の霰の体積変化を計算し、
前記状態閾値入力部は、状態変化計算部で計算された値と比較する霰の体積の閾値を定義する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の雷危険度判定装置。
The state change calculation unit calculates the volume change of the soot in the cumulonimbus,
The lightning danger determination device according to claim 1, wherein the state threshold value input unit defines a threshold value of the volume of the kite to be compared with the value calculated by the state change calculation unit.
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