水文気象工学
豪雨災害から未来の笑顔を守るため、水文気象学の観点から豪雨メカニズムの解明と豪雨防災技術の向上に取り組んでいます。短時間先を予測する“豪雨の未来”、気候変動時代における“豪雨の未来”、そして制御によって描く“豪雨の未来”――これら多層的な「豪雨の未来」に結ぶ研究を推進しています。
教員
山口 弘誠 ( Kosei YAMAGUCHI )
教授（防災研究所）
研究テーマ
豪雨防災に対する水文気象学的戦略の構築を目指して、データ同化技術を用いた降水予測、レーダー等による積乱雲の生成・発達に関するメカニズムの解明、都市効果を詳細に表現するLES気象モデルの開発、アンサンブル気象予測情報の洪水予測への応用、豪雨制御技術の開発、などの研究を進めています。未来の笑顔を守るために、豪雨、人間社会、監視・予測・制御技術の自立共生関係を築くことを目標としています。
連絡先
宇治キャンパス 防災研究所 E-528D
TEL: 0774-38-4262
FAX: 0774-38-4265
E-mail: yamaguchi.kosei.5r
kyoto-u.ac.jp
仲 (小坂田) ゆかり ( Yukari (OSAKADA) NAKA )
助教（防災研究所）
研究テーマ
大気モデルと観測情報の両方から，日本における豪雨現象のメカニズム解明と温暖化による将来変化予測を行っています．気象学・気候学・工学それぞれの視点を融合させることで，防災・減災に繋がる新たな知見の創出を目指しています．
連絡先
宇治キャンパス 防災研究所 E-531D
TEL: 0774-38-4266
FAX: 0774-38-4266
E-mail: osakadahmd.dpri.kyoto-u.ac.jp
研究テーマ・開発紹介
豪雨のメカニズム解明
豪雨を「観る」ことは、本研究室の土台となる取り組みです。私たちは、豪雨をもたらす積乱雲の生成・発達過程を明らかにするため、気象レーダーなどのセンサー観測や粒子ゾンデ観測を用いた大規模なフィールド観測を行っています。これまで、気流渦に着目した力学的アプローチと、降水粒子に着目した雲微物理学的アプローチを組み合わせることで、豪雨のタネやタマゴがどのように生まれ、成長していくのか、その素過程のメカニズム解明に取り組んできました。さらに、複雑な気流場を再現するために独自の都市気象LES（Large Eddy Simulation）モデルを開発し、気流渦の併合によって小スケールの現象が大スケールへと発展していく過程も明らかにしています。観測だけ、あるいは数値モデルだけでは辿り着けない理解を得るため、両者を融合した総合的な研究を推進している点も大きな特徴です。近年は、豪雨の生成・発達に潜む偶然性と必然性にも注目しており、カオス力学系の視点から、現象が偶然的な状態から必然的な状態へと切り替わる分岐点を明らかにする基礎研究にも取り組んでいます。こうした多角的なアプローチによって、豪雨の本質に迫る研究を進めています。
積乱雲の生成・発達を捉える大規模フィールド観測
降水予測・出水予測の高精度化と実用化
防災上、永遠の課題であるリアルタイム降水予測や出水予測の精度向上に取り組んでいます。短時間先の降水予測では、数値モデルに与える初期値の精度が予測結果を大きく左右するため、観測データを数値モデルに取り込むデータ同化研究を進めています。特に、偏波レーダーが提供する高度な観測データをアンサンブルカルマンフィルタ法で同化するシステムを構築し、雨雲の状態を精緻に初期場へ反映させるだけでなく、周囲の気温や湿度を改善することで、従来よりも長いリードタイムで精度の高い降水予測が可能であることを示してきました。これにより、レーダー同化が防災の現場で持つ価値を大きく高め、ストームスケールの豪雨予測精度向上に貢献しています。さらに、出水予測への応用を念頭に、アンサンブル気象予測の活用にも力を入れています。降水量やリスクを確率的に示す従来の情報提供に加え、「予測が外れる可能性を予測する」という新たな視点の防災情報も生み出しており、意思決定に役立つより実践的な予測手法の開発を進めています。
データ同化による線状降水帯の予測精度向上
気候変動に伴う豪雨の将来変化と適応
梅雨豪雨、線状降水帯、ゲリラ豪雨など、さまざまなタイプの豪雨が将来どのように変化するのかを解析しています。大規模アンサンブル気候モデルシミュレーションデータを活用し、将来気候における豪雨の発生頻度や降雨量に関する確率情報を示すことで、高い信頼性をもつ評価を目指しています。今後は、従来の地方スケールでのリスク提示から踏み込み、流域スケールでも有用な豪雨リスク情報の提供を目指します。そのために、高解像度シミュレーションや、水蒸気輸送という素過程そのものの将来変化から局地的豪雨の将来のあり方を予測するといった独自のアプローチによって、気候モデルでは表現が難しい現象についても評価を進めていきます。また、近年の豪雨は気候変動の影響が既に現れ始めており、“今の豪雨”を研究することが“温暖化の豪雨”を研究することにもなりつつあります。気候シミュレーションデータに加えて、蓄積された観測データも併せて解析することで、豪雨の長期トレンドが線形的なのか、非線形的なのか、あるいは段階的に変化するのかといった特徴を明らかにするとともに、温暖化メカニズムの解明と近未来の予測に繋げるという、気象学と気候学の垣根を超えた研究も進めています。その他、将来気候下でのリアルタイム短時間降水予測の精度評価を行い、避難指示などのソフト面の防災対策に役立つリスク情報創出を目指しています。
梅雨豪雨の将来変化
豪雨制御
近年、豪雨が強まっている背景には、ヒートアイランド現象や地球温暖化といった人間活動の影響があるという考えに基づき、私たちは“人間が自然をケアする”という視点から、豪雨そのものを適切に抑制する研究に取り組んでいます。これは豪雨を強引に晴れへと変えてしまうような発想ではなく、豪雨災害から人命を守るための「最後の一手」として慎重に位置づけているものです。自然に対する畏敬と畏怖を忘れず、「豪雨を鎮める気象制御」という新たなアプローチを模索しています。さて、これまでに風の流れを変化させる新しい手法に注目し、数値シミュレーションによる検証を進めてきました。その結果、風車の設置によって降雨強度を約15%抑制できる可能性や、洋上カーテンを用いることで最大雨量を約30%低減できることが示され、豪雨のメカニズム解明にもつながる成果が得られています。今後は、これらの豪雨抑制手法を多様な気象条件で検証し、普遍的な理論として確立することを目指します。あわせて、操作デバイス周辺で起こる局所的な現象と、広域で発生する豪雨の間にあるスケールギャップをつなぐ解析手法を開発し、堅牢なリアルタイム制御を可能にするフィードバック理論へと発展させます。また、風洞実験を活用したデバイス開発や民間企業と連携してものづくりも進めていて、野外実証実験を踏まえて2050年に豪雨制御時代の幕開けを目指しています。さらに、将来的には「そもそも豪雨が起こりにくいまちづくり」を実現するための新しい防災・都市設計の提案にも挑戦していきます。
豪雨制御シミュレーション