フェーズドアレイ気象レーダーを用いた竜巻の機構解明と三次元検出技術の開発

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竜巻の機構解明及び防災技術の高度化を目的として、フェーズドアレイ気象レーダーによる観測データの解析と渦の３次元検出技術の開発に取り組んだ。本年度に用いたデータは、気象研究所及び日本無線株式会社がつくば市及び千葉市でそれぞれ運用するフェーズドアレイ気象レーダーの観測データであり、2015年から2021年にかけて激しい風雨が観測された計46日間、各サイト310～340時間分のデータを対象とした。当該期間内に観測された竜巻性の突風被害事例計11件について渦検出実験を実施したところ、8件で被害域通過前からの渦の連続検出に成功した。このうちレーダーから最も遠い距離で観測された事例は、つくば市のフェーズドアレイ気象レーダーから約55kmの距離で発生した、日本版改良藤田スケールでJEF0の竜巻事例であった。遠距離における比較的に弱い竜巻という渦検出の難易度が高い事例であるにも関わらず、被害域通過の約20分前から検出することに成功し、下層の渦が強まっていく様子も克明に捉えられた。現行型レーダーを模擬した２次元渦検出と、フェーズドアレイ気象レーダーによる３次元渦検出の結果を比較したところ、検出の信頼性およびリードタイムともに、本課題で推進する後者の手法によって大幅な性能向上につながることが確かめられた。これらの結果は、当該技術が竜巻防災に極めて有用であることを示唆する。その一方で、渦の検出に失敗する事例があることも明らかになった。個別の事例解析の結果、手前にある別の降水域が観測の妨げとなる降雨減衰の効果や、乾燥大気の流入に起因すると考えられる観測データの部分的欠落、渦内外の気流構造によると考えられる渦パターンの歪みなどが、失敗の主要因であることが示された。このほか、遠距離になるとともに観測の空間分解能が低下していくことを考慮したデータ処理方法が必要であるなど、今後の開発で考慮すべき諸課題が明らかになった。