JP3978156B2 - 気象制御方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は、降雨促進技術など気象制御方法に関する。更に詳しくは、安全、低コスト且つ高精度で、ターゲットに誘雨剤などを放散することによる、降雨促進技術など気象制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地球規模では、今後温暖化が進行する中で、砂漠地域が拡大し、水資源不足が深刻になる危険性が世界的に懸念されている。地域的な視点でも、水力発電所等、各種ダム所在地での降雨位置制御の必要性から、また現砂漠地域若しくは各地の渇水時期の水資源確保の必要性から、さらにまた港湾、空港、高速道路などの消霧障害改善の必要性などから、降雨促進技術・消霧技術など気象制御方法開発の社会的ニーズは高い。
【０００３】
その中で、雨滴のもととなる氷晶の凝結核となるヨウ化銀などの凝結核物質、又は液体炭酸などの強冷剤を雲又は霧に向けて放散し、降雨促進・消霧などを図ることが従来行われている。以下、簡単のために凝結核物質と強冷剤とを、単に誘雨剤と呼称する。図４は、降雨促進技術について、従来の方法を本発明をも含めて概観した略図である。従来は、誘雨剤を雨雲に運搬する手段として、航空機や小型ロケットが用いられてきたが、航空機は雨雲の中の飛行に、またロケットについては誘雨剤散布後のロケットの落下に危険を伴う。そして両者ともコストが高いという難点があった。従って、誘雨剤放散の空間スケールや時間スケールも限られる怨みがあった。コスト的に有利な方法として、気球による方法も試みられているが、空間・時間スケールの制約という点では有効とはいえ、気象予測と有機的に結合した方法でないため、雨雲の中心に誘雨剤を放散することが困難であり、成功率が低かった。（例えば特許文献１、２及び３参照）
【０００４】
【特許文献１】
特開平７−３１７０４０号公報
【特許文献２】
特開２００１−２６２１１８号公報
【特許文献３】
特開平９−３１３０５１
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、安全、低コスト、高精度、且つ空間・時間スケールの大きな方法で、ターゲットに誘雨剤を放散することによる成功率を高めた降雨促進など気象制御方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の気象制御方法は、雨雲を観測してその中心位置を特定する工程と、該特定した位置からの前記雨雲の中心の予測軌道を、気象予測モデルにより計算する工程と、該計算によって得られた雨雲の中心の予測軌道上の所定位置に、誘雨剤及びそれを放散する手段を搭載した気球が到達するための気球出発予定時刻及び出発予定位置を、前記気象予測モデルにより、気球の軌道を逆解析することによって算出する工程と、該逆解析によって得られた前記気球出発予定時刻及び出発予定位置にて前記気球を出発させる工程とを有し、前記所定位置に到達したと確認若しくは推定された気球から誘雨剤を放散させて、降雨促進等の気象制御を行うことを特徴とする。
【０００７】
本発明では、気象衛星、地上設備若しくは飛行機などで雨雲の中心の現在位置を特定して、その雨雲の中心が移動する軌道を、配信される気象予測データや気象予測モデル(ＲＡＭＳ予測など)を用いて計算予測する。気球は、気球の周囲の気流に乗って移動するものと考えられるので、気流と気球自身の浮力とからその位置を計算予測することができる。なお、気球の浮力はガス密度と体積により調整することが可能だから、気球の上昇速度は制御することができる。そして降雨を促進したい位置、即ち雨雲の中心が移動する軌道上の所定位置に気球を到達させるには何時、何処で気球を出発させたらよいかを気球の軌道を逆解析することによって算出する。降雨を促進したい位置への気球の到達は、レーダ等により実際に観測して確認、若しくは、気球出発からの時間を計測することで推定する。
【０００８】
気球軌道の逆解析では、気流の乱れによる拡散効果を再現するので、複数の気球軌道を逆解析する場合、複数の気球軌道と各気球の出発予想点が計算される。これらの複数の出発予想点から、気球を放出することで、気球が雨雲の中心に到達する確率を高めることができる。
【０００９】
誘雨剤は特に限定しないが、通常用いられるヨウ化銀、ドライアイス、液体窒素などを用いることができる。
【００１０】
また、本発明の気象制御方法は、前記所定位置に到達したと確認若しくは推定された温度計及び相対湿度計を搭載した気球にて温度及び相対湿度を計測し、該計測値が所定温度以下かつ所定相対湿度以上のときに限り、誘雨剤を放散させて、降雨促進等の気象制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
気温が０℃以下の過冷却状態で湿度が高い雨雲の中にヨウ化銀などの凝結核物質を放散すると、凝結核物質を核として氷晶が成長する。また、湿度が高い雨雲であって、気温が０℃以上と高いために氷昌が成長しない場合には、液体炭酸などの強冷剤を放散することで、氷晶を成長させることができる。従って、一定温度以下、一定湿度以上の大気にさしかかったときにヨウ化銀などを放出することにより、より効率的に降雨の促進をさせることが可能となる。即ち、予測された気象データに基づいて、誘雨剤放散にかかる温度及び相対湿度の閾値を設定しておくことにより、現在の状況で最も雨雲の成長し易い領域（低温度、高湿度）をターゲットにすることもできる。一般に例えば、温度０℃以下、相対湿度８０％以上であれば効果が出易い条件となる。
【００１２】
更に本発明の気象制御方法は、前記所定温度及び所定相対湿度が、前記気球への信号送信により変更可能であることを特徴とする。即ち、誘雨剤放散にかかる温度及び相対湿度の閾値を最新の気象データに対応させて変更することにより、前記効果をさらに高めることができる。
【００１３】
更に本発明の気象制御方法は、前記気球に浮力調整手段を備え、出発させた前記気球及び雨雲の中心の現在位置を特定する工程と、該特定した気球現在位置と、雨雲の中心の現在位置との較差から、前記気球の浮力の補正値を算出する工程と、該得られた補正値に対応する信号を気球に向けて発信し、浮力調整手段を起動して浮力調整する工程を有することを特徴とする。
【００１４】
これにより、出発させた気球と雨雲の中心の現在位置を比較し、現在の状況で最も雨雲の成長し易い領域をターゲットにして誘雨剤を放出させるよう、浮力を調整して、気球の軌道を変更することができ、人工降雨の発生可能性を高めることができる。浮力調整手段は、例えば気体を噴出可能なボンベ、弁、制御装置を備えた一式が挙げられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。但し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りはこの発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００１６】
（実施例１）
本発明では、先ず図４に示すように地上設備を介してレーダ若しくは衛星により雨雲を観測して、その中心位置を特定し、気象予測モデル（ＲＡＭＳ、ＭＭ５など）を利用して、対象地域の気象（気温、風速、湿度など）の時間変化を予測計算しておき、該雨雲の中心の前記特定した位置からの軌道を計算して予測する。そして、前記予測によって得られた雨雲の中心の予測軌道上の降雨を促進させたい所定位置に、誘雨剤及びそれを放散する手段を搭載した気球が、到達するための気球の出発予定時刻及び出発予定位置を、気球の軌道を逆解析することによって求める。
【００１７】
この逆解析は、図１にその計算方式を説明して、示した。即ち、出発時刻のｉ秒後における気球の軌道Ｘｐ（ｉ）は、その１秒後の気球位置Ｘｐ（ｉ＋１）の気流速度Ｕ（ｉ＋１）と気球の上昇力Ｆｚ＝（空気密度−気球密度）×重力加速度を用いて、次式で計算される。
Ｘｐ（ｉ）＝Ｘｐ（ｉ＋１）−Ｕ（ｉ＋１）×１−Ｆｚ×１
ここで、Ｘｐ（ｉ）、Ｘｐ（ｉ＋１）、Ｕ（ｉ＋１）は三次元成分を有するベクトル量、Ｆｚはｚ方向にのみ成分を有する一次元のベクトル量である。
【００１８】
そして、逆解析によって得られた出発予定時刻及び出発予定位置にて前記気球を出発させ、前記所定位置若しくは推定所定位置における気球から誘雨剤を放散させて、降雨の促進を行う。降雨を促進したい位置への気球の到達は、レーダ等により実際に観測して確認する。また、前記逆解析により、気球が雨雲の中心に到達するのに要する時間が計算で求められるので、あらかじめタイマーをセットし、出発から所定の時間経過後に自動的に誘雨剤を放散させるようにしてもよい。
【００１９】
（実施例２）
図２は本発明の気象制御方法で、気球を制御・操作する実施例２及び３を示したブロック図である。
【００２０】
本実施例２で使用する気球には、図２に示すように誘雨剤の装填されたボンベ、温度計、相対湿度計、制御装置を搭載している。そして、気球周囲の温度・相対湿度を計測できるようになっているとともに、予め設定された温度湿度の閾値が制御装置に入力されており、該制御装置で気球搭載の温度計・相対湿度計が計測した値と前記入力された閾値とを比較して、該計測値が閾値の温度以下かつ所定相対湿度以上のときに限りボンベのバルブを開くようになっている。これにより、より適切な条件下で誘雨剤を放散することができ、降雨の可能性を高めることができる。あらかじめ気球が飛行すると考えられる領域の気象予測データがあれば、そのデータを勘案して前記閾値を設定することができ、より精度の高い制御が可能である。
【００２１】
（実施例３）
本実施例３で使用する気球には、図２に示すように誘雨剤の装填されたボンベ、温度計、相対湿度計、データ送受信器、制御装置を搭載している。そして、気球周囲の温湿度を計測できるようになっているとともに、その計測結果を地上設備へ送信可能になっている。更に、気象予測データ及び気象予測モデル(ＲＡＭＳ予測データ等)に基き、温度湿度の閾値を地上設備で計算決定し、気球に向けて送信し、気球では受信した該信号により前記制御装置で誘雨剤の放出タイミングを判定しバルブを操作させる。本例では、誘雨剤放散にかかる温度及び相対湿度の閾値を最新の気象データに対応させてリアルタイムに変更することが可能であり、前記効果をさらに高めることができる。
【００２２】
（実施例４）
実施例４では、図３に示すように、気球側は誘雨剤の装填されたボンベ、ボンベのバルブの開閉を制御する制御装置、地上からの指令を受信する指令受信機からなり、制御装置は指令受信機に接続されている。また誘雨剤は気球下方に噴出するよう構成される。
【００２３】
地上設備ではレーダでリアルタイムに気球、雨雲の位置を観測し、気球出発前に計算した予測軌道と比較する。比較の結果、両者が食い違うならば、気球が誘雨剤の放散に適切な位置への軌道をとるよう制御するため、観測結果をもとにして、気球浮力の補正値を算出し、補正値に対応する信号を気球に向けて送信する。信号を受信した気球の制御装置は、受信した補正値に応じた時間、開度で誘雨剤ボンベのバルブを開く。誘雨剤は気球下方に向け噴出し、上方向への推力となる。また、ボンベ自体が軽くなるので気球の浮力が大きくなる。これにより気球の浮力が補正され、気球は誘雨剤の放散に適切な位置へ軌道を変更することができる。なお本例では、浮力調整を誘雨剤の装填されたボンベで行ったが、別途浮力調整専用のボンベを用いても良い。
【発明の効果】
以上、詳しく説明したように、本発明により、安全、低コスト、高精度、且つ空間・時間スケールの大きな方法で、ターゲットに誘雨剤を放散することによる成功率を高めた降雨促進など気象制御方法を提供することを可能にした。
【図面の簡単な説明】
【図１】気球の出発予定時刻及び出発予定位置を逆解析する工程における方式を説明した略図。
【図２】本発明の気象制御方法で、気球を制御・操作する一例を示したブロック図。
【図３】本発明の気象制御方法で、気球を制御・操作する他の一例を示したブロック図。
【図４】本発明及び従来の気象制御方法を概観した略図。

Claims (4)

1. 雨雲を観測してその中心位置を特定する工程と、
   該特定した位置からの前記雨雲の中心の予測軌道を、気象予測モデルにより計算する工程と、
   該計算によって得られた雨雲の中心の予測軌道上の所定位置に、誘雨剤及びそれを放散する手段を搭載した気球が到達するための気球出発予定時刻及び出発予定位置を、前記気象予測モデルにより、気球の軌道を逆解析することによって算出する工程と、
   該逆解析によって得られた前記気球出発予定時刻及び出発予定位置にて前記気球を出発させる工程とを有し、
   前記所定位置に到達したと確認若しくは推定された気球から誘雨剤を放散させて、降雨促進等の気象制御を行うことを特徴とする気象制御方法。
2. 前記所定位置に到達したと確認若しくは推定された温度計及び相対湿度計を搭載した気球にて温度及び相対湿度を計測し、該計測値が所定温度以下かつ所定相対湿度以上のときに限り、誘雨剤を放散させて、降雨促進等の気象制御を行うことを特徴とする請求項１記載の気象制御方法。
3. 前記所定温度及び所定相対湿度が、前記気球への信号送信により変更可能であることを特徴とする請求項２記載の気象制御方法。
4. 前記気球に浮力調整手段を備え、
   出発させた前記気球及び雨雲の中心の現在位置を特定する工程と、
   該特定した気球現在位置と、雨雲の中心の現在位置との較差から、前記気球の浮力の補正値を算出する工程と、
   該得られた補正値に対応する信号を気球に向けて発信し、浮力調整手段を起動して浮力調整する工程を有することを特徴とする請求項１記載の気象制御方法。

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