集中豪雨メカニズム解明のための簡易雨滴粒径分析計の開発と観測研究

开发简易雨滴粒径分析仪并进行观测研究以阐明暴雨机理

基本信息

批准号：
11740269
负责人：
鈴木賢士
金额：
$ 0.45万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

梅雨や台風によりもたらされる集中豪雨は災害の防止・軽減という点からその予測は重要である。しかし、集中豪雨は短時間で狭い領域に大量の雨をもたらすため既存の観測網では捉えることが難しく、そのためその雲内での水の集中化メカニズムの理解は重要な課題となったままである。本研究では狭い領域をできるだけ密な地上観測網で捉えることが出来るようになることを目指して安価でかつ簡易的な観測機器の開発を目的に簡易雨滴粒径分析計の開発を行い、それを用いて観測研究を行った。今年度は昨年度開発・製作した簡易雨滴計のプロトタイプを小型・軽量化し、さらに将来の地上気象観測網の構築を念頭に地上気象観測ステーションに組み込むことを試みた。既存の気象観測ステーションと組み合わせることにより雨滴粒径分布のほか気温、湿度、気圧、風向風速、雨量といった一般気象データも同時に観測ができる。また、この雨量計からの電気信号を受けて雨滴粒径分析計の計測を開始・終了できるようにしたことで観測の無人化が可能になった。このシステムにより得られるデータは一般気象データに関してはデータロガーにより10分ごとの測定で約2週間の連続観測が可能である。雨滴粒径データは改良型ではデータの記録方法を2通りにし、1つは昨年度と同様のビデオによる映像の録画、もう1つは赤外線センサーを雨滴が横切る際の電気信号の変化を電圧としてデータロガーに記録する方法である。前者は解析に時間がかかるが実際の粒子を見ることが出来、後者はデータを簡単に処理できるという長所をもっておりこれらの組み合わせにより効率よい観測・解析が出来るようになった。将来的にはこのシステムを狭い領域で多地点に設置することで、集中豪雨における雨滴形成(降雨形成)の平面的な観測が可能になる。さらにレーダー等のリモートセンシングと組み合わせることで立体的な構造の理解に役立つであろうと期待される。本研究で開発した簡易雨滴粒径分析計を用いて昨年秋に山口を直撃した台風18号からの降水を観測した。また、鳥取大学乾燥地研究センターにおいて冬季日本海側に発達する雪雲からの降水、さらに山口大学において梅雨前線に伴う降水システムからの降水の観測を行った。台風18号に関する成果については第13回国際雲・降水学会において発表された。これらの観測はそれぞれ雲形成メカニズムの異なる雲からの降水の観測で、これらの観測結果を比較すると、一般に雨滴粒径分布はN=N_0exp(-λD)で表されるが、台風の場合は大量の雨をもたらす割に分布の傾きλがそれほど変化しないことがわかり、前線や低気圧に伴う降水とは異なる性質を持っていることが明らかになった。レーダーデータ等との関連を詳しく調べる必要があるが、非常に興味深い結果であり、本研究で開発された簡易雨滴粒径分析計が十分に利用可能であることが確かめられた。

重要的是要在防止和减少灾难方面预测雨季和台风引起的雨水。但是，雨雨在很小的区域内很短时间内带来了大量的降雨，因此很难用现有的观察网络捕获，因此了解云中水集中的机制仍然是一个重要问题。在这项研究中，我们开发了一个简单的雨滴粒径分析仪，目的是开发廉价且简单的观察设备，旨在使狭窄的区域尽可能密集的地面观测网络捕获，并使用此方法进行观察性研究。今年，我们试图减少去年开发和制造的简单雨滴仪的原型的大小和重量，并将其纳入地面天气观测站，目的是建立未来的地面天气观测网络。通过将其与现有的天气观测站相结合，可以观察到一般天气数据，例如雨滴粒径分布以及温度，湿度，气压，风向和降雨。此外，通过从雨量计的电信号接收电信号并允许启动和结束测量，观察结果可以是无人驾驶的。该系统获得的数据可以通过数据记录仪每10分钟进行一次测量，以连续观察大约两个星期获得的数据。改进的雨滴粒度数据涉及两种记录数据的方法：一个是与去年相似的视频录制，另一种是记录电信号的变化，因为雨滴穿过红外传感器作为数据记录器的电压。前者具有能够看到实际粒子的优点，尽管需要时间进行分析，而后者的优点是能够轻松处理数据，并且这些组合允许有效观察和分析。将来，通过将该系统安装在狭窄区域的多个位置，可以在大雨时期观察到雨雨（降雨形成）的形成（降雨形成）。此外，预计当与雷达等遥感结合使用时，它对于理解三维结构将很有用。使用这项研究中开发的简单雨滴粒径分析仪，我们观察到了18号台风的降水，该台风于去年秋天袭击了山口。此外，托托里大学干旱地区研究中心还观察到冬季在日本海边发生的雪云以及山古奇大学与雨季阵线相关的降水系统的降水。关于第18号台风的结果是在第13届国际云与降水学会上提出的。这些观察结果是从具有不同云形成机制的云中的降水观察，当比较这些观察结果时，雨滴粒度的分布通常表示为n = n = n_0exp（-λd），但在typhoons的情况下，尽管雨水不大，但与降雨相关，并且与前面的质量不同。有必要详细研究与雷达数据等的关系，但这是一个非常有趣的结果，并且已经证实，这项研究中开发的简单雨滴粒径分析仪已足够可用。