JPWO2018168165A1 - Weather forecasting device, weather forecasting method, and program - Google Patents
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Abstract
実施形態の気象予測装置は、決定部と、リスク導出部とを持つ。決定部は、レーダ装置によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定する。リスク導出部は、決定部により決定された降水帯の種類に応じて、降水帯による災害のリスクを導出する。 The weather forecasting device of the embodiment has a determination unit and a risk deriving unit. The determination unit determines the type of precipitation band in the sky based on the meteorological observation data obtained by the radar device. The risk deriving unit derives the risk of disaster due to the precipitation band in accordance with the type of the precipitation band determined by the determination unit.
Description
本発明の実施形態は、気象予測装置、気象予測方法、およびプログラムに関する。 Embodiments of the present invention relate to a weather prediction device, a weather prediction method, and a program.
近年、河川の氾濫や大規模な斜面崩壊によって甚大な被害をもたらす豪雨災害が生じている。このような災害は、線状降水帯が一定の地点に長時間に亘って停滞することにより引き起こされていると云われている。これに関連し、上空の積乱雲等の雨雲を観測して上空の降水強度を導出する技術が知られている。 In recent years, heavy rainfall disasters have been caused by dredging of rivers and large-scale slope failures. Such disasters are said to be caused by the linear precipitation zone stagnating at a certain point for a long time. Related to this, there is known a technique of observing rain clouds such as cumulonimbus clouds in the sky and deriving the precipitation intensity in the sky.
しかしながら、従来の技術では、線状降水帯により引き起こされる豪雨災害などのリスクを精度良く予測することが困難であった。 However, in the prior art, it is difficult to accurately predict the risk such as heavy rain disaster caused by the linear precipitation zone.
本発明が解決しようとする課題は、気象災害によるリスクを精度良く予測することができる気象予測装置、気象予測方法、およびプログラムを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a weather prediction device, a weather prediction method, and a program capable of accurately predicting the risk due to a meteorological disaster.
実施形態の気象予測装置は、決定部と、リスク導出部とを持つ。決定部は、レーダ装置によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定する。リスク導出部は、決定部により決定された降水帯の種類に応じて、降水帯による災害のリスクを導出する。 The weather forecasting device of the embodiment has a determination unit and a risk deriving unit. The determination unit determines the type of precipitation band in the sky based on the meteorological observation data obtained by the radar device. The risk deriving unit derives the risk of disaster due to the precipitation band in accordance with the type of the precipitation band determined by the determination unit.
以下、実施形態の気象予測装置、気象予測方法、およびプログラムを、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a weather prediction device, a weather prediction method, and a program according to an embodiment will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態における気象予測装置100の構成の一例を示す図である。第1の実施形態における気象予測装置100は、気象レーダ装置200から出力される気象観測データに基づいて線状降水帯の種類を決定する。線状降水帯とは、線状の形態を持つ降水雲(例えば積乱雲)の集合体であり、しばしば上空に停滞して、地上に豪雨や豪雪、ひょう、あられなどの気象災害をもたらすものである。気象予測装置100は、この線状降水帯の種類に応じて、降水帯によって引き起こされることが予測される気象災害のリスクを導出する。First Embodiment
FIG. 1 is a diagram illustrating an example of the configuration of the
気象レーダ装置200は、例えば、フェーズドアレイアンテナを含む。気象レーダ装置200は、フェーズドアレイアンテナを構成するアレイ状のアンテナ素子に入力する信号、またはアンテナ素子が出力する信号の位相を制御することによって、指向角を電子的に変動させる。気象レーダ装置200は、アンテナの指向角を変動させながら電波を送受信する。例えば、気象レーダ装置200は、電気的な位相制御によって、エレベーション方向(垂直方向)における指向角を、一定の角度範囲(例えば90度)内で変動させる。また、気象レーダ装置200は、アジマス方向(水平方向)における指向角を、図示しない駆動機構によって機械的に変動させる。また、気象レーダ装置200は、アジマス方向とエレベーション方向との双方において、電気的な位相制御によって指向角を変動させてもよい。
The
また、気象レーダ装置200は、上述したフェーズドアレイアンテナの他、パラボラアンテナや、パッチアンテナ、ポールアンテナ、シャントフィードアンテナ、スロットアンテナなどを含んでもよい。例えば、パラボラアンテナを含む場合、気象レーダ装置200は、図示しない駆動機構によってアンテナの指向角を機械的に変更しながら電波を送受信する。
In addition to the phased array antenna described above, the
気象レーダ装置200は、受信した電波を電気信号に変換して、復調や信号強度の増幅、周波数変換等の信号処理を行う。そして、気象レーダ装置200は、信号処理を行った信号(以下、処理済み信号と称する)を気象観測データとして気象予測装置100に送信する。
The
例えば、気象レーダ装置200は、所定の探索周期(例えば30秒周期)の間において生成した複数の処理済み信号を1つの気象観測データとして気象予測装置100に送信する。気象観測データは、例えば、メッシュ領域Miごとに、電波に基づく物理量が対応付けられているボリュームデータである。メッシュ領域Miとは、電波が照射された3次元の観測空間が、距離方向、水平方向、および鉛直方向のそれぞれについて所定幅で分割された3次元の空間領域である。なお、気象レーダ装置200の観測対象(観測空間)は気象レーダ装置200から十分に遠いものとし、以下の説明では、メッシュ領域Miは立方体であるものとする。For example, the
以下、気象予測装置100の構成について説明する。気象予測装置100は、通信部102と、制御部110と、記憶部130とを備える。
Hereinafter, the configuration of the
通信部102は、WAN(Wide Area Network)等のネットワークを介して、気象レーダ装置200等と通信を行い、気象レーダ装置200から気象観測データ132を受信する。通信部102により受信された気象観測データ132は、記憶部130に記憶される。
The
制御部110は、例えば、降水強度算出部111と、風向風速算出部112と、降水帯タイプ決定部113と、領域導出部114と、災害リスク導出部115と、出力部116とを備える。これらの構成要素の一部または全部は、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサが記憶部130に記憶されたプログラムを実行することにより実現されてよい。また、制御部110の構成要素の一部または全部は、LSI(Large Scale Integration)やASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field-Programmable Gate Array)等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェアとハードウェアの協働によって実現されてもよい。
The
記憶部130は、例えば、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、HDD(Hard Disk Drive)、SDカード、MRAM(Magnetoresistive Random Access Memory)、RAM(Random Access Memory)、レジスタ等によって実現されてよい。記憶部130は、制御部110のプロセッサが実行するプログラムを格納する他、気象観測データ132や後述する解析データ134、降水帯毎特徴情報136等を記憶する。
The
図2は、気象観測データ132の一例を示す図である。例えば、気象観測データ132は、上空の雲を含む観測空間を仮想的に分割したメッシュ領域Miごとに、レーダ反射因子Ziと、ドップラー速度Diとが対応付けられたデータである。FIG. 2 is a view showing an example of the
レーダ反射因子Ziは、電波を反射する粒子の粒径に応じて変動するパラメータである。電波を反射する粒子は、例えば、雲を構成する粒子(以下、雲粒と称する)である。雲粒には、例えば、水滴や氷晶等が含まれてよい。例えば、レーダ反射因子Ziは、気象レーダ装置200が電波を受信した際の受信電力と、気象レーダ装置200から電波を反射した雲粒までの距離とに基づいて算出される。なお、気象観測データ132は、レーダ反射因子Ziの代わりに、レーダ反射強度(=10log10Zi)が対応付けられていてもよい。The radar reflection factor Z i is a parameter that changes according to the particle size of particles that reflect radio waves. The particles that reflect radio waves are, for example, particles that constitute clouds (hereinafter, referred to as cloud particles). The cloud particles may include, for example, water droplets or ice crystals. For example, the radar reflectivity factor Z i is the
ドップラー速度Diは、メッシュ領域Mi内の雲粒の移動方向および移動速度を表すパラメータであり、気象レーダ装置200が電波を送信した際の送信周波数と、電波を受信した際の受信周波数との差に基づいて算出される。ドップラー速度Diは、各メッシュ領域Miの風向および風速に算出する際に用いられる指標である。これらの指標は、気象レーダ装置200において信号処理の結果として算出されてもよいし、気象予測装置100において算出されてもよい。The Doppler velocity D i is a parameter representing the moving direction and the moving velocity of cloud particles in the mesh region M i , and the transmission frequency when the
メッシュ領域Miの大きさは、気象レーダ装置200の時間分解能および空間分解能に応じて変更されてよい。また、各メッシュ領域Miには、気象レーダ装置200の位置を原点とする直交座標系の位置座標が対応付けられている。例えば、気象レーダ装置200が標高の高い高台や山頂等に設置されている場合、メッシュ領域Miの位置座標は高度方向においてマイナスの値をとってよい。なお、座標系は直交座標系に限らず、極座標系や他の座標系であってもよい。The size of the mesh area M i may be changed according to the time resolution and the spatial resolution of the
以下、制御部110による一連の処理についてフローチャートを用いて説明する。図3は、第1の実施形態における制御部110による一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し行われてよい。
Hereinafter, a series of processes by the
まず、降水強度算出部111は、通信部102により、気象レーダ装置200から一回の探索周期分の気象観測データ132が受信されるまで待機し(ステップS100)、一回の探索周期分の気象観測データ132が受信されると、この気象観測データ132のメッシュ領域Miごとに、降水強度Riを算出する(ステップS102)。First, the precipitation intensity calculation unit 111 stands by until the
例えば、降水強度算出部111は、メッシュ領域Miごとのレーダ反射因子Ziを数式(1)に代入することにより降水強度Riを算出する。なお、降水強度Riは、他の方法で算出されても良い。For example, precipitation intensity calculation unit 111 calculates the precipitation intensity R i by substituting the radar reflectivity factor Z i for each mesh area M i in Equation (1). The precipitation intensity R i may be calculated by another method.
上記数式(1)におけるBおよびβは、例えば、雨量計による観測値から決定される定数であり、雲粒が水滴の場合、Bが200程度、βが1.6程度に設定され、雲粒が氷晶の場合はBが500から2000程度、βが2.0程度に設定される。なお、定数Bおよびβのそれぞれには、全メッシュ領域Miにおいて同じ値が設定されてもよいし、メッシュ領域Miごとに異なる値が設定されてもよい。In the above equation (1), B and β are, for example, constants determined from observed values by a rain gauge, and when the cloud particle is a water droplet, B is set to about 200 and β is set to about 1.6, and the cloud particle is When is an ice crystal, B is set to about 500 to about 2000, and β is set to about 2.0. Incidentally, each of the constants B and β is to the same value may be set in the entire mesh area M i, may be set a different value for each mesh area M i.
次に、風向風速算出部112は、メッシュ領域Miごとのレーダ反射因子Ziとドップラー速度Diに基づいて、メッシュ領域Miごとに風向および風速を算出する(ステップS104)。例えば、風向風速算出部112は、VAD(Velocity Azimuth Display))法や、VVP(Volume Velocity Processing)法、Gal-Chen法、Dual-Doppler法等の3次元風解析手法を用いて、メッシュ領域Miごとに風向および風速を算出する。なお、風向風速算出部112は、風向および風速を算出できないメッシュ領域Miについては、例えば、他のメッシュ領域Miにおける風向および風速の代表値を用いてもよい。代表値は、例えば、平均値であってもよいし、中央値であってもよいし、他の統計量であってもよい。Then,
図4は、観測空間を仮想的に分割したメッシュ領域Miの一例を示す図である。図中Z軸は、鉛直方向を、X軸およびY軸は、水平方向に含まれる直交成分を示す。図示の例では、観測空間(3次元空間)のうち、あるXZ平面の断面のみを表している。各メッシュ領域Miには、解析結果として、降水強度算出部111により算出された降水強度Riと、風向風速算出部112により算出された風向風速を示すベクトル(矢印Vi)とが対応付けられる。なお、図中では、降水強度Riは、X軸およびZ軸に対応した降水強度Rを示すために、Rxzで表現している。矢印Viで示すベクトルの向きは、風向を示し、ベクトルの大きさは、風速を示している。このような、観測空間を仮想的に表したメッシュ領域Miごとに、降水強度Riおよび風向および風速を示すベクトル矢印Viが対応付けられている情報は、解析データ134として記憶部130に記憶される。Figure 4 is a diagram showing an example of the observation space virtually divided mesh area M i. In the figure, the Z-axis indicates the vertical direction, and the X-axis and the Y-axis indicate orthogonal components included in the horizontal direction. In the example of illustration, only the cross section of a certain XZ plane is represented among observation space (3 dimensional space). In each mesh area M i , as an analysis result, the precipitation intensity R i calculated by the precipitation intensity calculation unit 111 is associated with a vector (arrow V i ) indicating the wind direction / speed calculated by the wind direction /
次に、降水帯タイプ決定部113は、解析データ134を参照して、降水強度Riと風向および風速とが対応付けられた複数のメッシュ領域Miの中から、所定高度における観測空間のメッシュ領域Miを抽出する(ステップS106)。Next, precipitation band
図5は、メッシュ領域Miを抽出する方法を説明するための図である。図中縦軸は、高度(鉛直方向Z)を表し、横軸は、水平方向XYのうちいずれか一方の方向に関する距離を表している。例えば、降水帯タイプ決定部113は、観測空間において、雲底高度Ha付近のメッシュ領域Miを下層領域とし、雲頂高度Hc付近のメッシュ領域Miを上層領域とし、雲底高度Haと雲頂高度Hcの間の中間高度Hb付近のメッシュ領域Miを中層領域として決定する。FIG. 5 is a diagram for explaining a method of extracting the mesh area M i . In the figure, the vertical axis represents the height (vertical direction Z), and the horizontal axis represents the distance in one of the horizontal directions XY. For example, precipitation band
雲底高度Haは、電波により観測可能な雲の底の高度であり、例えば、地上からおよそ0.5[km]地点の高度に設定される。雲頂高度Hcは、電波により観測可能な雲の頂の高度であり、例えば、地上からおよそ10[km]地点の高度に設定される。図中の例では、雲頂高度Hc以上の雲についても模式的に表示しているが、これについては観測されないものとする。中間高度Hbは、例えば、高度Haと高度Hcとの中間地点の高度である。上述した数値例の場合、中間高度Hbは、地上からおよそ4.75[km]地点の高度に設定される。本実施形態では、これらの各高度は、予め決定されているものとする。雲底高度Haは、「第1高度」の一例であり、中間高度Hbは、「第2高度」または「所定の高度」の一例である。Cloud base height H a is the altitude of the bottom of the observable cloud by radio, for example, is highly configurable approximately 0.5 [miles] point from the ground. The cloud top height H c is the height of the cloud top that can be observed by radio waves, and is set to, for example, a height of about 10 [km] from the ground. In the example in the figure, although the clouds above the cloud top height H c are also schematically displayed, it is assumed that they are not observed. The intermediate height H b is, for example, the height of the middle point between the height H a and the height H c . In the case of the numerical example described above, the intermediate height H b is set to an altitude of about 4.75 [km] from the ground. In the present embodiment, each of these altitudes is assumed to be previously determined. Cloud base height H a is an example of the "first high" intermediate altitude H b is an example of the "second high" or "predetermined altitude."
降水帯タイプ決定部113は、解析データ134から、下層領域に相当するメッシュ領域Miと、中層領域に相当するメッシュ領域Miとを抽出する。そして、降水帯タイプ決定部113は、降水帯毎特徴情報136を参照して、抽出した下層領域の水平方向に関する風向および風速(以下、下層風と称する)と、中層領域の水平方向に関する風向および風速(以下、中層風と称する)とを比較することで、観測空間における線状降水帯の種類を決定する(ステップS108)。下層風および中層風は、それぞれの高度における領域の代表的な風向および風速であってよい。各領域の代表的な風向および風速は、例えば、その領域に含まれる全メッシュ領域Miのそれぞれに対応付けられた風向および風速のベクトルViを合成した一つの合成ベクトルによって表されてよい。Precipitation zone
図6は、降水帯毎特徴情報136の一例を示す図である。本実施形態において判別対象となる線状降水帯は、バックビルディング型線状降水帯(図中B型)、バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(図中BS型)、およびスコールライン型線状降水帯(図中S型)である。なお、これらの線状降水帯の種類は一例であり、一部が他の種類に置き換わってもよいし、これらの種類に他の種類が追加されてもよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the precipitation
一般的に、バックビルディング型線状降水帯(B型)は、下層風の向きと中層風の向きが同じ方向であり、バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)は、下層風の向きと中層風の向きが互いに直交する方向であり、スコールライン型線状降水帯(S型)は、下層風の向きと中層風の向きが互いに反対方向であることが知られている。 In general, the backbuilding linear precipitation zone (type B) has the same direction as the direction of the lower layer wind and the direction of the middle layer wind, and the back-and-side building linear precipitation zone (type BS) has the lower layer wind It is known that the direction of the lower layer wind and the direction of the middle layer wind are opposite to each other in the direction of the lower layer wind and the direction of the middle layer wind in the squall line type linear precipitation zone (S type).
そのため、例えば、降水帯タイプ決定部113は、下層風と中層風の風向(ベクトル)の角度差がプラスマイナス45°以内の場合、下層風と中層風の風向が「同方向」であると判定し、観測空間における線状降水帯が「バックビルディング型線状降水帯(B型)」であると決定する。また、例えば、降水帯タイプ決定部113は、下層風と中層風の風向(ベクトル)の角度差がプラスマイナス45°から135°の範囲内である場合、下層風と中層風の風向が「直交方向」であると判定し、観測空間における線状降水帯が「バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)」であると決定する。また、例えば、降水帯タイプ決定部113は、下層風と中層風の風向(ベクトル)の角度差がプラスマイナス135°から180°の範囲内である場合、下層風と中層風の風向が「反対方向」であると判定し、観測空間における線状降水帯が「スコールライン型線状降水帯(S型)」であると決定する。
Therefore, for example, when the angular difference between the wind direction (vector) of the lower layer wind and the middle layer wind is within ± 45 °, the precipitation band
また、バックビルディング型線状降水帯(B型)の走向STは、その降水帯における中層風の向きと同方向であり、バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)の走向STは、その降水帯における中層風の向きと略同方向であり、スコールライン型線状降水帯(S型)の走向STは、その降水帯における中層風の向きと直交する方向であることが知られている。 In addition, the strike ST of the backbuilding linear precipitation zone (type B) is the same direction as the direction of the intermediate wind in the precipitation zone, and the strike ST of the back and side building linear precipitation zone (BS type) is It is known that the direction of the middle layer wind in the precipitation zone is substantially the same as the direction of the middle layer wind, and the strike ST of the squall line linear precipitation zone (S type) is orthogonal to the direction of the middle layer wind in the precipitation zone. There is.
例えば、降水帯タイプ決定部113は、下層風と中層風とを比較して線状降水帯の種類を決定するのに代えて、種類が未決定である線状降水帯の走向STと、この線状降水帯の中層風の風向とを比較することで、線状降水帯の種類を決定してもよい。
For example, instead of determining the kind of the linear precipitation zone by comparing the lower layer wind and the middle layer wind, the precipitation zone
図7は、線状降水帯の走向STの一例を示す図である。図中矢印Vaは、下層風の風向を表し、矢印Vbは、中層風の風向を表している。図示の例では、下層風の風向Vaと中層風の風向Vbが同方向であり、且つ線状降水帯の走向STが中層風の風向Vbと同方向である。例えば、線状降水帯の走向STと中層風の風向Vbの角度差がプラスマイナス45°以内の場合、線状降水帯の走向STと中層風の風向Vbが「同方向」であると見做されてよい。線状降水帯の走向STと中層風の風向Vbが「同方向」である場合、降水帯タイプ決定部113は、線状降水帯の種類を、「バックビルディング型線状降水帯(B型)」に決定する。FIG. 7 is a view showing an example of the strike ST of the linear precipitation zone. FIG arrow V a represents the wind direction of the lower air, arrow V b represents the wind direction middle wind. In the illustrated example, the wind direction V a and direction V b of the middle air level wind is the same direction, and strike ST of the linear precipitation zone is wind V b in the same direction as the middle wind. For example, when the angular difference between the strike direction ST of the linear precipitation zone and the wind direction Vb of the middle class wind is within plus or minus 45 °, the strike direction ST of the linear precipitation zone and the wind direction Vb of the middle class wind are "same direction" May be considered. When the strike direction ST of the linear precipitation zone and the wind direction V b of the intermediate wind are “the same direction”, the precipitation zone
図8は、線状降水帯の走向STの他の例を示す図である。図示の例では、下層風の風向Vaと中層風の風向Vbが互いに直交する方向であり、且つ線状降水帯の走向STが、中層風の風向Vbと同方向(略同方向)である。この場合、降水帯タイプ決定部113は、線状降水帯の種類を、「バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)」に決定する。FIG. 8 is a diagram showing another example of the strike ST of the linear precipitation zone. In the illustrated example, the wind direction V a of the lower layer wind and the wind direction V b of the middle layer wind are orthogonal to each other, and the strike ST of the linear precipitation zone is the same as the wind direction V b of the middle layer wind (approximately the same direction). It is. In this case, the precipitation zone
図9は、線状降水帯の走向STの他の例を示す図である。図示の例では、下層風の風向Vaが中層風の風向Vbと反対方向であり、且つ線状降水帯の走向STが中層風の風向Vbと直交する方向である。例えば、線状降水帯の走向STと中層風の風向Vbの角度差がプラスマイナス45°から135°の範囲内である場合、線状降水帯の走向STと中層風の風向Vbが「直交方向」であると見做されてよい。線状降水帯の走向STが中層風の風向Vbと直交する方向である場合、降水帯タイプ決定部113は、線状降水帯の種類を、「スコールライン型線状降水帯(S型)」に決定する。FIG. 9 is a diagram showing another example of the strike ST of the linear precipitation zone. In the illustrated example, a direction opposite to the wind direction V a is the wind direction V b of the middle air level wind, a and direction strike ST of linear precipitation band perpendicular to the wind direction V b of the middle air. For example, when the angle difference between the wind direction V b of strike ST and middle style linear precipitation zone is in the range of 135 ° from plus or minus 45 °, the wind direction V b of strike ST and middle style linear precipitation zone " It may be considered as "orthogonal". When the strike direction ST of the linear precipitation band is a direction orthogonal to the wind direction V b of the mid-layer wind, the precipitation band
また、降水帯タイプ決定部113は、下層風および中層風の風向の比較結果と、線状降水帯の走向STおよび中層風の風向の比較結果との双方に基づいて、線状降水帯の種類を決定してもよい。例えば、降水帯タイプ決定部113は、下層風および中層風の風向の組み合わせのバリエーションごと、および線状降水帯の走向STおよび中層風の風向の組み合わせのバリエーションごとに、線状降水帯の種類の3つの候補にそれぞれスコアを加算または乗算していき、加算または乗算されたスコアの合計が最も大きい候補を、対象とする線状降水帯の種類として決定する。
In addition, the precipitation band
図10は、スコア付けの方法を説明するための図である。例えば、下層風の風向が中層風の風向と「同方向」である場合、降水帯タイプ決定部113は、バックビルディング型線状降水帯(B型)のスコアSBが最も高く、バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)のスコアSBSがスコアSBの次に高く、スコールライン型線状降水帯(S型)のスコアSSが最も小さくなるように決定してよい。図示の例では、線状降水帯の種類の3つの候補(B型,BS型,S型)のそれぞれに、(0.6,0.3,0.1)といったスコアを加算または乗算することになる。FIG. 10 is a diagram for explaining a method of scoring. For example, if the wind direction of the level wind is the wind direction middle style "same direction", rain zone
また、例えば、下層風の風向が中層風の風向に対する「直交方向」である場合、降水帯タイプ決定部113は、スコアSBSが最も高く、スコアSBおよびスコアSSがスコアSBSの次に高くなるように決定してよい。図示の例では、線状降水帯の種類の3つの候補(B型,BS型,S型)のそれぞれに、(0.2,0.6,0.2)といったスコアを加算または乗算することになる。Also, for example, when the wind direction of the lower layer wind is the “orthogonal direction” to the wind direction of the middle layer wind, the precipitation band
また、例えば、下層風の風向が中層風の風向に対する「反対方向」である場合、降水帯タイプ決定部113は、スコアSSが最も高く、スコアSBSがスコアSSの次に高く、スコアSBが最も小さくなるように決定してよい。図示の例では、線状降水帯の種類の3つの候補(B型,BS型,S型)のそれぞれに、(0.1,0.3,0.6)といったスコアを加算または乗算することになる。For example, when the wind direction of the lower air is "opposite direction" with respect to the wind direction of the middle wind, rain zone
また、例えば、線状降水帯の走向STが中層風の風向と「同方向」である場合、降水帯タイプ決定部113は、スコアSBおよびスコアSBSが最も高く、スコアSSが最も小さくなるように決定してよい。図示の例では、線状降水帯の種類の3つの候補(B型,BS型,S型)のそれぞれに、(0.4,0.4,0.2)といったスコアを加算または乗算することになる。For example, when the strike ST linear rainfall zone is the wind direction middle style "same direction", rain zone
また、例えば、線状降水帯の走向STが中層風の風向に対する「直交方向」である場合、降水帯タイプ決定部113は、スコアSSが最も高く、スコアSBおよびスコアSBSが最も小さくなるように決定してよい。図示の例では、線状降水帯の種類の3つの候補(B型,BS型,S型)のそれぞれに、(0.2,0.2,0.6)といったスコアを加算または乗算することになる。For example, when the strike ST linear rainfall zone is the "orthogonal direction" with respect to the wind direction of the middle wind, rain zone
このように、降水帯タイプ決定部113は、事例ごとに線状降水帯の種類の候補にスコアを付与していき、他のスコアと比較して値が最も大きいスコアが付された候補を、線状降水帯の種類として決定する。例えば、下層風の風向が中層風の風向と「同方向」であり、且つ線状降水帯の走向STが中層風の風向に対する「直交方向」である場合に、加算方式でスコアを計算すると、バックビルディング型線状降水帯(B型)のスコアSBが0.8となり、バックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)のスコアSBSが0.5となり、スコールライン型線状降水帯(S型)のスコアSSが0.7となる。この場合、降水帯タイプ決定部113は、線状降水帯の種類をバックビルディング型線状降水帯(B型)に決定する。Thus, the precipitation band
また、降水帯タイプ決定部113は、下層領域および中層領域の代表的な風向および風速として鉛直シアーを求め、この鉛直シアーを用いて線状降水帯の種類を決定してもよい。鉛直シアーとは、下層風と中層風の風向風速を示すベクトルの差分の大きさを下層領域および中層領域の高度差で除した値によって表される。
In addition, the precipitation band
また、降水帯タイプ決定部113は、数値気象予測モデルの出力データや地上の気象観測装置(例えば地上の風向風速計)から出力されるデータ、リモートセンシング気象測器(例えば気球等の飛翔物に設けられたラジオゾンデ)から出力されるデータを考慮して線状降水帯の種類を決定してもよい。この場合、通信部102は、各装置と通信を行い、出力データ等を取得してよい。
In addition, the precipitation band
次に、領域導出部114は、各メッシュ領域Miの降水強度Riを参照して、雲底高度Haと雲頂高度Hcの間において降水強度Riが閾値以上のメッシュ領域Miを特定し、この特定したメッシュ領域Miを互いに結合した対象領域を導出する(ステップS110)。降水強度Riの閾値は、例えば、過去の時点で線状降水帯が観測されたときの降水強度値に設定される。これにより、対象領域は、線状降水帯(降水雲)を含む領域として導出される。Then, the
次に、災害リスク導出部115は、領域導出部114により導出された対象領域ごとに、降水帯タイプ決定部113により決定された線状降水帯の種類に応じて、線状降水帯による災害のリスクを導出する(ステップS112)。
Next, the disaster
例えば、災害リスク導出部115は、対象領域に含まれる線状降水帯の停滞のしやすさ(停滞度合)と、その対象領域に含まれるメッシュ領域Miの降水強度Ri(例えば平均値などの代表的な降水強度Ri)とに基づいて、線状降水帯による災害のリスクを導出する。例えば、降水帯毎特徴情報136に示すように、バックビルディング型線状降水帯(B型)やバックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)は、スコールライン型線状降水帯(S型)と比べて停滞しやすいため、同じ地点に長時間に亘って降水などをもたらし、その結果災害がより甚大となる傾向がある。すなわち、バックビルディング型線状降水帯(B型)やバックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)は、スコールライン型線状降水帯(S型)と比べて気象災害の危険度が高いと判断することができる。災害リスク導出部115は、各線状降水帯の停滞のしやすさを危険度という指標値(定量値)に置き換えて、この危険度と降水強度Riとの積を、気象災害によるリスクの程度を表すリスク値として導出する。For example, the disaster
また、災害リスク導出部115は、線状降水帯の走向STや線状降水帯が停滞する地上の領域(以下、停滞地域と称する)に基づいて、導出するリスク値に重みを付与してもよい。例えば、災害リスク導出部115は、線状降水帯の走向STから、線状降水帯が海上や山間部に移動することが推測される場合、導出した危険度と降水強度Riとの積を小さくするような重みを付与することでリスク値を低下させてもよい。一方、災害リスク導出部115は、線状降水帯の走向STから、線状降水帯が市街地や土砂災害が頻発する地域などに移動することが推測される場合、導出した危険度と降水強度Riとの積を大きくするような重みを付与することでリスク値を増加させてもよい。すなわち、災害リスク導出部115は、線状降水帯の将来の停滞地域に基づいて、導出するリスク値に重みを付与してよい。また、災害リスク導出部115は、線状降水帯が現在位置する停滞地域に基づいて、導出するリスク値に重みを付与してもよい。In addition, the disaster
また、災害リスク導出部115は、線状降水帯の種類ごとの危険度と降水強度Riに加えて、例えば数値気象予測モデルの出力データや地上の気象観測装置から出力されるデータ、リモートセンシング気象測器から出力されるデータ等の気象情報、土地利用データや地質データ、地形データ、河川流域データ等の地表情報とを合わせてリスク値を導出してもよい。これらの各種データを用いる場合、災害リスク導出部115は、上記データおよび情報を数値化し、加減乗除算によってリスク値を導出してもよいし、確率予測モデルや学習型モデルを用いてリスク値を導出してもよい。The data disaster
次に、出力部116は、通信部102を用いて、災害リスク導出部115により導出された気象災害のリスク値の導出結果に基づく情報を、所定装置に出力する(ステップS114)。所定装置は、例えば、一般利用者が利用する端末装置であってもよいし、天気予報などの情報提供サービスを提供するサーバ装置であってもよい。
Next, the
図11は、所定装置に表示される画面の一例を示す図である。図示の例のように、所定装置の画面には、地図に重ねて、対象領域(図中R1からR3)が表示される。各対象領域の表示態様は、リスク値に応じて変更されてよい。例えば、対象領域R1に含まれる降水帯が、バックビルディング型線状降水帯(B型)またはバックアンドサイドビルディング型線状降水帯(BS型)であり、対象領域R2およびR3に含まれる降水帯が、スコールライン型線状降水帯(S型)である場合、図示のように、対象領域R1は、高リスクに対応する表示態様で表現され、対象領域R2およびR3は、低リスクに対応する表示態様で表現されてよい。 FIG. 11 is a diagram showing an example of a screen displayed on the predetermined device. As in the illustrated example, on the screen of the predetermined device, target areas (R1 to R3 in the figure) are displayed superimposed on the map. The display mode of each target area may be changed according to the risk value. For example, the precipitation zone included in the target region R1 is a backbuilding linear precipitation zone (type B) or a back-and-side building linear precipitation zone (BS type), and the precipitation zones included in the target regions R2 and R3 In the case of the squall line type linear precipitation zone (S type), as shown, the target area R1 is expressed in a display mode corresponding to high risk, and the target areas R2 and R3 correspond to low risk. It may be expressed in a display manner.
以上説明した第1の実施形態によれば、気象レーダ装置200によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定する降水帯タイプ決定部113と、降水帯タイプ決定部113により決定された降水帯の種類に応じて、線状降水帯による災害のリスクを導出する災害リスク導出部115とを備えることにより、気象災害によるリスクを精度良く予測することができる。
According to the first embodiment described above, the precipitation band
また、上述した第1の実施形態によれば、例えば、気象レーダ装置200にフェーズドアレイアンテナを適用した場合、高頻度で隙間無く観測された気象観測データを用いることができる。これにより、短周期で、その時点における風向および風速分布を3元方向に連続的に解析することが可能となり、この風向および風速データと降雨強度のデータなどを組み合わせることで、線状降水帯の特徴を高頻度かつ高確度に判定することができる。この結果、甚大な災害をもたらし得る豪雨などの気象災害のリスクを、高精度かつ迅速に通知または提供することができる。例えば、一般利用者が利用する端末装置に気象災害のリスク結果を通知する場合、一般市民への注意喚起や避難喚起することができる。
Further, according to the first embodiment described above, for example, when a phased array antenna is applied to the
(第2の実施形態)
以下、第2の実施形態について説明する。第2の実施形態では、対象領域の形状に合わせて、下層領域および中層領域を決定する点で上述した第1の実施形態と相違する。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明し、第1の実施形態と共通する点については説明を省略する。なお、第2の実施形態の説明において、第1の実施形態と同じ部分については同一符号を付して説明する。Second Embodiment
The second embodiment will be described below. The second embodiment is different from the first embodiment described above in that the lower layer region and the middle layer region are determined in accordance with the shape of the target region. Hereinafter, differences from the first embodiment will be mainly described, and descriptions of points in common with the first embodiment will be omitted. In the description of the second embodiment, the same parts as those of the first embodiment are given the same reference numerals.
図12は、第2の実施形態における制御部110による一連の処理の一例を示すフローチャートである。本フローチャートの処理は、例えば、所定の周期で繰り返し行われる。
FIG. 12 is a flowchart showing an example of a series of processes by the
まず、降水強度算出部111は、通信部102により、気象レーダ装置200から一回の探索周期分の気象観測データ132が受信されるまで待機する(ステップS200)。
First, the precipitation intensity calculation unit 111 stands by until the
一探索周期分の気象観測データ132が受信されると、降水強度算出部111は、この気象観測データ132のメッシュ領域Miごとに、降水強度Riと風向および風速を算出する(ステップS202)。When the
次に、領域導出部114は、各メッシュ領域Miの降水強度Riを参照して、降水強度Riが閾値以上のメッシュ領域Miを特定し、この特定したメッシュ領域Miを結合した対象領域を導出する(ステップS204)。Then, the
次に、降水帯タイプ決定部113は、領域導出部114により導出された対象領域の最大高度を、雲頂高度Hcに決定する(ステップS206)。Next, the precipitation band
次に、降水帯タイプ決定部113は、対象領域の最小高度が所定高度(例えば、0.5[km]程度)以下であるか否かを判定し(ステップS208)、対象領域の最小高度が所定高度以下である場合に、所定高度を雲底高度Haに決定し(ステップS210)、対象領域の最小高度が所定高度よりも大きい場合に、対象領域の最小高度を雲底高度Haに決定する(ステップS212)。なお、図示しないシーロメータ(雲高測定器)により雲底高度Haが測定され、通信部102がこのシーロメータから雲底高度Haの測定結果を取得する場合には、降水帯タイプ決定部113は、S210の処理を省略してよい。Next, the precipitation band
次に、降水帯タイプ決定部113は、中間高度Hbを決定する(ステップS214)。例えば、降水帯タイプ決定部113は、雲頂高度Hcおよび雲底高度Haの平均高度を、中間高度Hbとして決定してよい。また、降水帯タイプ決定部113は、対象領域に含まれるメッシュ領域Miの数および体積に基づいて対象領域全体の体積を求め、この体積の中心の高度を中間高度Hbとして決定してもよい。また、降水帯タイプ決定部113は、対象領域に含まれる各メッシュ領域Miの降水強度Riからメッシュ領域Miごとの質量を推測して対象領域の重心を求め、この重心の高度を中間高度Hbとして決定してもよい。Next, the precipitation band
次に、降水帯タイプ決定部113は、解析データ134を参照して、降水強度Riと風向および風速とが対応付けられた複数のメッシュ領域Miの中から、下層領域および中層領域に対応するメッシュ領域Miを抽出する(ステップS216)。Next, precipitation band
次に、降水帯タイプ決定部113は、降水帯毎特徴情報136を参照して、抽出した下層領域の下層風と、中層領域の中層風とを比較することで、観測空間における線状降水帯の種類を決定する(ステップS218)。
Next, the precipitation zone
次に、災害リスク導出部115は、対象領域ごとに、降水帯タイプ決定部113により決定された線状降水帯の種類に応じて、線状降水帯による災害のリスク値を導出する(ステップS220)。
Next, the disaster
次に、出力部116は、通信部102を用いて、災害リスク導出部115により導出された災害のリスク値の導出結果に基づく情報を、所定装置に出力する(ステップS222)。これによって、本フローチャートの処理を終了する。
Next, the
なお、降水帯タイプ決定部113は、上述したフローチャートの処理において、S206からS212の処理結果(決定した雲底高度Ha、雲頂高度Hc、中間高度Hb)を記憶部130に記憶させておき、次回以降のS206からS212の処理に過去の処理結果を反映させてもよい。The precipitation band
図13は、処理結果の一例を示す図である。図示のように、降水帯タイプ決定部113は、例えば、線状降水帯の種類ごとに、S206からS212の処理において決定した雲底高度Ha、雲頂高度Hc、中間高度Hbを処理結果として記憶部130に記憶させる。そして、降水帯タイプ決定部113は、過去の処理結果を機械学習することによって、S200の処理として、新たに気象観測データが受信されると、学習結果を反映させて雲底高度Ha、雲頂高度Hc、および中間高度Hbを決定する。例えば、気象予測装置100を管理する管理者は、ある観測期間において、降水帯タイプ決定部113により決定された線状降水帯の種類が正しいものであるのか、または誤りであるのかを決定する。これを受けて、降水帯タイプ決定部113は、「正しい」と判断された線状降水帯の各高度を正例データとして扱うと共に、「誤り」と判断された線状降水帯の各高度を負例データとして扱うことで、雲底高度Ha、雲頂高度Hc、および中間高度Hbを学習する。FIG. 13 is a diagram showing an example of the processing result. As illustrated, the precipitation band
また、降水帯タイプ決定部113は、過去の処理結果にベイジアンネットワークなどの確率推論モデルを適用することで、雲底高度Ha、雲頂高度Hc、中間高度Hbを学習してもよい。また、降水帯タイプ決定部113は、線状降水帯が停滞する停滞地域ごとに、S206からS212の処理において決定した雲底高度Ha、雲頂高度Hc、中間高度Hbを処理結果として記憶部130に記憶させることで、各停滞地域で発生する降水帯の傾向に合わせて雲底高度Ha、雲頂高度Hc、中間高度Hbを学習してもよい。このような処理によって、過去の降水帯の高度の傾向から逸脱するような結果(雲底高度Ha、雲頂高度Hc、および中間高度Hbの処理結果)を排除することができ、より精度の高い気象予測を行うことができる。In addition, the precipitation band
以上説明した第2の実施形態によれば、上述した第1の実施形態と同様に、気象災害によるリスクを精度良く予測することができる。 According to the second embodiment described above, the risk due to a meteorological disaster can be accurately predicted, as in the first embodiment described above.
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、気象レーダ装置200によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定する降水帯タイプ決定部113と、降水帯タイプ決定部113により決定された降水帯の種類に応じて、線状降水帯による災害のリスクを導出する災害リスク導出部115とを備えることにより、気象災害によるリスクを精度良く予測することができる。
According to at least one embodiment described above, the precipitation band
上記実施形態は、以下のように表現することができる。
情報を記憶するストレージと、
前記ストレージに格納されたプログラムを実行するプロセッサと、を備え、
前記プロセッサは、前記プログラムを実行することにより、
レーダ装置によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定し、
決定した前記降水帯の種類に応じて、前記降水帯による災害のリスクを導出するように構成された気象予測装置。The above embodiment can be expressed as follows.
Storage for storing information,
A processor that executes a program stored in the storage;
The processor executes the program to
Determine the type of precipitation band in the sky based on the meteorological observation data obtained by the radar device,
A weather forecasting device configured to derive a risk of disaster due to the precipitation band according to the type of the determined precipitation band.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While certain embodiments of the present invention have been described, these embodiments have been presented by way of example only, and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and the equivalents thereof as well as included in the scope and the gist of the invention.
Claims (15)
前記決定部により決定された降水帯の種類に応じて、前記降水帯による災害のリスクを導出するリスク導出部と、
を備える気象予測装置。A determination unit that determines the type of precipitation band in the sky based on meteorological observation data obtained by the radar device;
A risk deriving unit that derives a risk of disaster due to the precipitation zone according to the type of the precipitation zone determined by the determination unit;
Weather forecasting device.
前記レーダ装置により観測される観測空間に含まれる第1高度の風向と、前記第1高度よりも高い第2高度の風向とに基づいて、前記降水帯の種類を決定する、
請求項1に記載の気象予測装置。The determination unit is
The type of the precipitation band is determined based on the wind direction of the first height included in the observation space observed by the radar device and the wind direction of the second height higher than the first height,
The weather forecasting device according to claim 1.
少なくとも前記第2高度の風向と、前記降水帯の走向とを比較することで、前記降水帯の種類を決定する、
請求項2に記載の気象予測装置。The determination unit is
The type of the precipitation zone is determined by comparing the wind direction of at least the second altitude with the strike of the precipitation zone,
The weather forecasting device according to claim 2.
前記レーダ装置により観測される観測空間に含まれる所定の高度の風向と、前記降水帯の走向とを比較することで、前記降水帯の種類を決定する、
請求項1に記載の気象予測装置。The determination unit is
The type of the precipitation zone is determined by comparing the wind direction of a predetermined altitude included in the observation space observed by the radar device with the strike direction of the precipitation zone,
The weather forecasting device according to claim 1.
前記決定部は、前記領域導出部により導出された対象領域の最小高度を前記第1高度に決定すると共に、前記対象領域の最小高度および最大高度に基づいて前記第2高度を決定する、
請求項2に記載の気象予測装置。The observation space further includes a region deriving unit that derives a target region including the precipitation band,
The determination unit determines the minimum height of the target area derived by the area derivation unit as the first height, and determines the second height based on the minimum height and the maximum height of the target area,
The weather forecasting device according to claim 2.
前記決定部は、前記領域導出部により導出された対象領域の最小高度を前記第1高度に決定すると共に、前記対象領域の体積中心の高度を前記第2高度に決定する、
請求項2に記載の気象予測装置。The observation space further includes a region deriving unit that derives a target region including the precipitation band,
The determination unit determines the minimum height of the target region derived by the region derivation unit as the first height, and determines the height of the center of volume of the target region as the second height.
The weather forecasting device according to claim 2.
前記決定部は、前記領域導出部により導出された対象領域の最小高度を前記第1高度に決定すると共に、前記対象領域の重心の高度を前記第2高度に決定する、
請求項2に記載の気象予測装置。The observation space further includes a region deriving unit that derives a target region including the precipitation band,
The determination unit determines the minimum height of the target area derived by the area derivation unit as the first height, and determines the height of the center of gravity of the target area as the second height.
The weather forecasting device according to claim 2.
請求項5に記載の気象予測装置。The determination unit determines the type of the precipitation band by machine learning the first height and the second height determined in the past.
The weather forecasting device according to claim 5.
請求項6に記載の気象予測装置。The determination unit determines the type of the precipitation band by machine learning the first height and the second height determined in the past.
The weather forecasting device according to claim 6.
請求項7に記載の気象予測装置。The determination unit determines the type of the precipitation band by machine learning the first height and the second height determined in the past.
The weather forecasting device according to claim 7.
請求項1に記載の気象予測装置。The risk deriving unit derives a risk of disaster due to the rain band based on the stagnation degree and the rain intensity of the rain band whose type is determined by the determination unit.
The weather forecasting device according to claim 1.
請求項1に記載の気象予測装置。The risk deriving unit derives a risk of disaster due to the precipitation band based on the strike of the precipitation band whose type is determined by the determination unit.
The weather forecasting device according to claim 1.
請求項1に記載の気象予測装置。The risk deriving unit derives a risk of disaster due to the rain band based on the above ground area where the rain band is stagnant determined by the determination unit.
The weather forecasting device according to claim 1.
レーダ装置によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定し、
前記決定した降水帯の種類に応じて、前記降水帯による災害のリスクを導出する、
気象予測方法。The computer is
Determine the type of precipitation band in the sky based on the meteorological observation data obtained by the radar device,
Deriving the risk of disaster due to the precipitation zone according to the type of the precipitation zone determined
Weather forecasting method.
レーダ装置によって得られた気象観測データに基づいて、上空の降水帯の種類を決定させ、
前記決定させた降水帯の種類に応じて、前記降水帯による災害のリスクを導出させる、
プログラム。On the computer
Based on the meteorological observation data obtained by the radar device, determine the type of precipitation band in the sky,
According to the type of the determined precipitation band, the risk of disaster caused by the precipitation band is derived.
program.
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