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。

从防灾减灾的角度来看，雨季和台风引起的局部暴雨的预测具有重要意义。然而，由于暴雨在短时间内给小区域带来大量降雨，利用现有的观测网络很难检测到暴雨，因此了解水在云中集中的机制仍然是一个重要的问题。在这项研究中，我们开发了一种简单的雨滴粒径分析仪，旨在开发一种廉价且简单的观测装置，以能够以尽可能密集的地面观测网络捕获狭窄的区域。使用这种方法。今年，我们将去年研发生产的简易雨滴计原型机做了更小、更轻的尝试，并尝试将其纳入地面气象观测站，以期构建未来的地面气象观测网络。通过与现有气象观测站结合，除了雨滴大小分布外，还可以同时观测温度、湿度、气压、风向风速、降雨量等一般天气数据。此外，通过接收雨量计的电信号，雨滴尺寸分析仪可以启动和停止测量，从而可以进行无人观测。通过使用数据记录器每10分钟测量一次，该系统获得的一般天气数据可以连续观测约两周。改进后的雨滴大小数据记录有两种方式：一种是记录与去年相同的视频片段，另一种是将雨滴经过红外传感器时电信号的变化记录为电压。记录器。前者需要花费时间进行分析，但可以看到实际的粒子，而后者的优点是能够轻松处理数据，两者的结合使得可以进行有效的观察和分析。未来，通过在狭窄区域的多个地点安装该系统，就可以在暴雨期间以二维方式观察雨滴的形成（降雨形成）。此外，预计将其与雷达等遥感技术相结合将有助于理解三维结构。使用本研究中开发的简单雨滴尺寸分析仪，我们观测到去年秋天袭击山口的 18 号台风的降水。此外，鸟取大学干旱地研究中心观测到了冬季日本海一侧形成的雪云的降水，山口大学观测到了与白乌锋相关的降水系统的降水。有关18号台风的研究结果已在第13届国际云与降水会议上公布。这些观测是来自不同云形成机制的云的降水，当比较这些观测结果时，雨滴尺寸分布一般表示为N=N_0exp(-λD)，但在台风的情况下，大量发现尽管产生的降雨量很大，但分布的斜率 λ 并没有发生太大变化，而且很明显，降水与锋面和气旋相关的降水具有不同的特征。虽然有必要详细研究与雷达数据的关系，但结果非常有趣，并证实本研究中开发的简单雨滴尺寸分析仪可以充分使用。