共同研究報告書


研究区分 一般研究

研究課題

 雪崩災害予測のための降雪粒子自動観測および気象モデルとの比較
新規・継続の別 新規
研究代表者／所属 富山大学学術研究部 都市デザイン学系
研究代表者／職名 准教授
研究代表者／氏名 濱田篤

研究分担者／氏名／所属／職名
　
氏　　名
所　　属
職　　名

1

 稲津將 北海道大学大学院理学研究院 教授

2

 白川龍生 北見工科大学 准教授

3

 勝山祐太 森林総合研究所 任期付研究員

4

 佐藤陽祐 北海道大学大学院理学研究院 特任准教授

5

 川島正行 北大低温研

研究目的 本研究では、雪崩災害予測のために降雪粒子の自動観測を行い、その結果と気象モデルの計算結果とを比較する。降雪粒子の観測は温帯低気圧通過時の雪雲をカバーする範囲で実施する必要があるほか、降雪をもたらす雲の特徴は北海道内であっても各地域の特徴によって大きく異なる。よって、日本海側、太平洋側、および北海道内陸の各気候を網羅することができるように、広域かつ多地点での観測を実施する。その後、得られた観測データは気象モデルの計算結果と比較され、同モデルが適切に降雪粒子の情報を計算できるかどうかを明らかにする。
　　
研究内容・成果 本研究では、平成30年度に貴所との共同研究（18G010）において開発を行った降雪粒子の自動観測装置を用いた。この観測装置は、気象学者の間で多く使用されてきた市販の装置（Two-dimensional video disdrometer; 2DVD）による観測と比較され、これと同等またはそれ以上の精度で降雪粒子の大きさと落下速度を計測することができると令和2年度の共同研究（20G009）において確認している。この測器を北海道大学低温科学研究所（札幌市北区）、北海道旭川西高等学校（旭川市）、北見工業大学（北見市）、帯広畜産大学（帯広市）、および苫小牧工業高等専門学校（苫小牧市）に設置し、北海道の各気候を網羅した広域的かつ連続的な観測を実施した。なお、この観測は、平成30年度より実施しているものを本年度においても継続するものである。広域的・連続的な降雪粒子の観測を長期間にわたり実施した例は世界的にも稀なことから、本年度は、この取り組みについて日本雪氷学会にて発表した（佐藤ほか，2021）。
得られた降雪粒子の観測データのうち、札幌市におけるそれと気象モデルの計算結果とを、降雪に含まれる霰と雪の比率に注目して比較した。観測においては、霰と雪が同時に降ることが多く、それらを分離して統計処理することができないため霰と雪の比率を求めることは容易ではない。そこで、令和元年度に開発した期待値最大化法と教師無し機械学習の一種である自己組織化マップにより、観測された降雪粒子データから霰と雪の比率を推定した。気象モデルにおける霰と雪の比率は、モデル内で区別して取り扱われており、計算結果をそのまま用いてそれらの比率を得ることができる。こうして観測とモデル計算の双方における霰と雪の比率を1時間毎の時系列データとして比較した結果、統計的に有意な相関関係を確認した。さらに、霰と雪の比率を変動させる気象場における特徴についても調べたところ、霰を生成するために必要となる過冷却状態の雲粒の存在が重要であることが分かった。この過冷却状態の雲粒は、-5℃から-15℃の気温の範囲において存在することができると先行研究により確認されており、霰の比率が少ないときは、気温が特に低く過冷却状態の雲粒が存在していなかったことが原因であると推定された。これら結果は、日本気象学会にて発表した（近藤ほか，2021ab）ほか、国際誌投稿に向けて現在準備中である。
　　
成果となる論文・学会発表等 ・佐藤陽佑， 稲津將， 勝山祐太， 丹治星河， 近藤誠（2021）：気象モデルSCALEを用いた北海道を対象とした降雪研究，日本雪氷学会雪氷研究大会（千葉），2021年9月．
・近藤誠， 佐藤陽佑， 稲津將， 勝山祐太（2021a）：北海道の冬季季節風下での降雪雲を対象とした雲微物理ス キームの評価，日本気象学会春季大会（オンライン），2021年5月．
・近藤誠， 佐藤陽祐， 稲津將， 勝山祐太（2021b）：北海道の複数の降雪事例を対象とした 雲微物理スキームの評価，日本気象学会秋季大会（三重），2021年12月．