(57)【要約】【課題】  砂嵐の発生状況を的確に予測することができ、さらには砂嵐発生の警告を発令する。【解決手段】  予測対象地域に雨があるか否かを予測判断し（Ｓ２１）、雨があると予測される場合には、砂嵐は発生しないものと判断し、雨はないと予測される場合には、砂形状データ格納部に予め格納される、予測対象領域の砂形状に対応する風速閾値を読み出し（Ｓ２２）、予測された風速と比較する（Ｓ２３）。この比較結果で、風速が閾値に満たない場合には、砂嵐は発生しないものと判断し、風速が閾値を越えた場合には、砂嵐が発生するものと判断し、警報を発令する（Ｓ２４）。【選択図】      図３
2006220445.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
予測対象地域及びその周辺の気象観測データと前記予測対象地域を含む広域観測データとを取得し格納する観測データ格納部と、
予め前記予測対象地域の砂の形状とその砂が舞い上がる風速閾値との関係を求めて格納する砂形状データ格納部と、
前記観測データ格納部から風、雨の観測データを取り込み、前記砂形状データ格納部から予測対象地域の砂形状データを取り込んで初期値とし、気象予測モデルに準じた砂嵐予測モデルを演算し、局所的な気象観測値を前記観測データ格納部から取り込んで気象予測モデルの空間格子点に内挿し、データ同化処理を行って予測データの値を補正する砂嵐予測モデル演算部と、
前記補正後の予測データを格納する予測データ格納部とを具備し、
前記砂嵐予測モデル演算部は、前記予測データ格納部から前回の計算された予測データを取り込み、これを初期値として砂嵐予測モデルを演算し、以後、新たな気象観測データが得られるまで、補正後の予測値を初期値として用い、砂嵐予測モデルを更新するものとし、風及び雨の予測値から砂の動きを予測して砂嵐発生の有無を判定することを特徴とする砂嵐予測システム。
【請求項２】
前記砂嵐予測モデル演算部は、前記雨の予測値として一定の雨量が得られた場合に、砂嵐は発生しないと予測することを特徴とする請求項１記載の砂嵐予測システム。
【請求項３】
前記砂嵐予測モデル演算部は、予め砂形状とその砂が舞い上がるのに要する風速閾値との関係を求めておき、予測対象地域の砂形状に対応する風速閾値を読み出して予測した風速と比較し、前記風速が前記閾値を越えることを検出したとき、砂嵐が発生すると予測することを特徴とする請求項１記載の砂嵐予測システム。
【請求項４】
予測対象地域及びその周辺の気象観測データと前記予測対象地域を含む広域観測データとを取得し格納する観測データ格納部と、
予め前記予測対象地域の砂の形状とその砂が舞い上がる風速閾値との関係を求めて格納する砂形状データ格納部と、
前記観測データ格納部から風、雨の観測データを取り込み、前記砂形状データ格納部から予測対象地域の砂形状データを取り込んで初期値とし、気象予測モデルに準じた砂嵐予測モデルを演算し、局所的な気象観測値を前記観測データ格納部から取り込んで気象予測モデルの空間格子点に内挿し、データ同化処理を行って予測データの値を補正する砂嵐予測モデル演算部と、
前記補正後の予測データを格納する予測データ格納部とを具備し、
前記砂嵐予測モデル演算部は、前記予測データ格納部から前回の計算された予測データを取り込み、これを初期値として砂嵐予測モデルを演算し、以後、新たな気象観測データが得られるまで、補正後の予測値を初期値として用い、砂嵐予測モデルを更新するものとし、風及び雨の予測値から砂の動きを予測して砂嵐発生の有無を判定する砂嵐予測システムに用いられ、
予め砂形状とその砂が舞い上がるのに要する風速閾値との関係を求めておき、予測対象地域の砂形状に対応する風速閾値を読み出して予測した風速と比較し、前記風速が前記閾値を越えることを検出したとき、砂嵐が発生すると予測して警報を発令することを特徴とする砂嵐警報発令方法。
【請求項５】
前記閾値は複数段階で設定され、各段階に応じて警報の度合いが異なるようにしたことを特徴とする砂嵐警報発令方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象予測モデルを用いて砂嵐を予測し、その予測結果に基づいて砂嵐発生の警報の発令する砂嵐予測システムとその砂嵐警報発令方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、コンピュータ処理能力の向上により、流体力学の方程式系を時間積分により解くことで、気象場である気圧・風・気温・雨量等を予測する気象予測モデルを用いて局所気象を予測する気象予測方法が具現化された。現在では、水平格子間隔数１００ｍ程度〜１０ｋｍ程度の範囲で予測できる、「非静力学気象モデル」が開発中である。特に、非静力学モデルには、弊社が用いているＣＲｅＳＳ（名古屋大学（財）ＲＩＳＴ Cloud Resolving Storm Simulator）のほかに、気象庁ＮＨＭ（JMA NonHydrostatic Model）、ＭＭ５（PSU/NCAR Mesoscale Model）等の計算コードが存在するが、これらはいずれも、発達した積乱雲（〜10km）程度の水平スケールでの物理過程を考慮したモデルである。各モデルとも開発中ではあるものの、世界中の任意の地域において、気象予測ができるものとなっている。
【０００３】
例えば、水平領域５００ｋｍの気象予測モデルでは、水平領域が数千ｋｍの広域気象予測モデルの予測データを初期値として計算を実行している。また、気象レーダにおいて観測される雨水量、風速ベクトルをデータ同化して将来の予測計算を行うオプションが付加されている（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
一方、気象庁では、上記の気象予測モデルを利用して、黄砂予測モデルを開発している。この黄砂予測モデルは、黄河水域において、風の強さや土壌水分量などの黄砂発生条件に応じた量の黄砂が上空に舞い上がったときに、上空に運ばれた黄砂が自身の重みや降雨などにより気中を落下することに着目して、その過程を数値計算によって予測するものである。
【０００５】
但し、上記黄砂予測モデルでは、黄砂の定性的な移動予測はできるものの、「東京の黄砂量は何グラムか」といった定量的予測に関しては計算上の課題が多い。理由の一つとして、黄砂発生地帯の砂嵐発生状況・発生量の予測が難しいことが挙げられる。このことから、砂嵐発生状況を的確に予測できれば、砂嵐予測結果を黄砂予測モデルに同化することで、より精度の高い予測計算が可能となる。
【０００６】
また、黄砂発生地帯に限らず、世界各地において、砂嵐によって農作物等の被害が発生している。このことから、砂嵐の発生をより的確に予測して、生活環境に多大な影響を与えるような事態になることを早期に警告できるようにすることが強く要望されている。
【特許文献１】特開２００３−０９０８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上述べたように、現在の技術では、砂嵐発生の定性的予測はできるものの、定量的予測は難しい。しかしながら、従来から砂嵐の発生を的確に予測し、早期に警告できるようにすることが強く望まれている。
【０００８】
本発明は上記の要望に基づいてなされたもので、砂嵐の発生状況を的確に予測することができ、さらには砂嵐発生の警告を発令することのできる砂嵐予測システムとその砂嵐警報発令方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記問題を解決するために、本発明に係る砂嵐予測システムは、予測対象地域及びその周辺の気象観測データと前記予測対象地域を含む広域観測データとを取得し格納する観測データ格納部と、予め前記予測対象地域の砂の形状とその砂が舞い上がる風速閾値との関係を求めて格納する砂形状データ格納部と、前記観測データ格納部から風、雨の観測データを取り込み、前記砂形状データ格納部から予測対象地域の砂形状データを取り込んで初期値とし、気象予測モデルに準じた砂嵐予測モデルを演算し、局所的な気象観測値を前記観測データ格納部から取り込んで気象予測モデルの空間格子点に内挿し、データ同化処理を行って予測データの値を補正する砂嵐予測モデル演算部と、前記補正後の予測データを格納する予測データ格納部とを具備し、前記砂嵐予測モデル演算部は、前記予測データ格納部から前回の計算された予測データを取り込み、これを初期値として砂嵐予測モデルを演算し、以後、新たな気象観測データが得られるまで、補正後の予測値を初期値として用い、砂嵐予測モデルを更新するものとし、風及び雨の予測値から砂の動きを予測して砂嵐発生の有無を判定することを特徴とする。
【００１０】
また、上記構成による砂嵐予測システムに用いられる砂嵐警報発令方法は、予め砂形状とその砂が舞い上がるのに要する風速閾値との関係を求めておき、予測対象地域の砂形状に対応する風速閾値を読み出して予測した風速と比較し、前記風速が前記閾値を越えることを検出したとき、砂嵐が発生すると予測して警報を発令することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、砂嵐の発生状況を的確に予測することができ、さらには砂嵐発生の警告を発令することのできる砂嵐予測システムとその砂嵐警報発令方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明が適用される砂嵐予測システムの構成を示すブロック図である。図１において、通信処理部１１は、通信インターフェース１２を通じてネットワークＮＴに接続され、当該ネットワーク上の気象データサーバＤＳ０から配信される広域気象観測データ（以下ＧＰＶ（Grid Point Value）データと記す）と、予測対象地域及びその周辺のレーダサイト等のデータサーバＤＳ１，ＤＳ２，…から提供される局所的な気象観測データを入手する。これらの気象観測データとしては、特に風（風速、風向き）、雨（雨量）の情報を入手する。
【００１４】
この通信処理部１１で入手された気象観測データは観測データ格納部１３に格納され、砂嵐予測モデル演算部１４からの要求に応じて選択的に演算部１４に送られる。また、この演算部１４で求められた砂嵐予測データは予測データ格納部１５に蓄積される。また、気象予測モデル演算部１４に対して、予め予測が求められる地域の砂形状（例えば平均粒径、平均重量等）のデータとそれぞれの形状を元に砂が舞い上がるのに要する風速を閾値として求め、互いに関連づけて格納する砂形状データ格納部１６が設けられる。
【００１５】
上記砂嵐予測モデル演算部１４は、まず観測データ格納部１３から風、雨のＧＰＶデータを取り込み、砂形状データ格納部１６から予測対象地域の砂形状データを取り込んで初期値とし、気象予測モデルに準じた砂嵐予測モデルを演算した後、レーダサイト等の局所的な気象観測値を観測データ格納部１３から取り込んで気象予測モデルの空間格子点に内挿し、データ同化処理を行って予測値の補正を行う。補正後の予測値（予測データ）は予測データ格納部１５に格納される。次に、予測データ格納部１５から前回の計算された予測データを取り込み、これを初期値として砂嵐予測モデルを演算する。以後、新たなＧＰＶデータが得られるまで、補正後の予測値を初期値として用い、砂嵐予測モデルを更新する。
【００１６】
上記砂嵐予測モデル演算部１４では、風、雨の予測値から砂の動きを予測して砂嵐発生の有無を判定すると共に、砂嵐発生有りと予測した場合には警報を発令する。砂嵐予測結果及び警報発令は表示部１７に送られ、例えば時系列で風速状況を識別表示すると共に、警報発令時には砂嵐発生予測地点を識別表示する。
【００１７】
上記砂嵐予測モデル演算部１４のデータ同化処理の流れを図２に示す。図２において、まず観測値と予測値を取り込み、品質管理処理を行う（Ｓ１１）。ここでは、観測値と予測値を比較することにより、品質の悪いデータを同化から除外する。
【００１８】
次に、観測値と予測値の統計的な誤差特性をもとに別途計算された内挿重み算出値を用いて、品質管理後の観測値を空間的に気象予測モデルの格子点に内挿する（Ｓ１２）。このとき、最初のモデル計算では、初期値にＧＰＶデータを用い、次のモデル計算からは補正後の予測データを用いる。
【００１９】
内挿重み算出処理後、データ同化処理を行う（Ｓ１３）。このデータ同化処理は、内挿した結果を数値モデルに時間的に連続して取り込む。予測値とこの内挿した観測値を比較し、予測値を補正する。
【００２０】
上記構成による砂嵐予測システムの予測処理の流れについて、図３を参照して説明する。
【００２１】
前述のように、現在の技術では、砂嵐発生の定性的予測はできるものの、定量的予測は難しい。そこで、本発明では、定性的予測を一歩進めて、気象予測モデルにより予測できる気象場により砂嵐の発生確率を注意報・警報の形で表現する方式を提案する。
【００２２】
気象予測モデルに準じた砂嵐予測モデルを作成し、このモデルにより予測された気象場のデータを用いる。用いるデータは特に風速と雨量である。砂漠地帯において風速がある一定の閾値を超えた場合に、例えば平面図の該当地域に注意報（黄）・警報（赤）を表示する。風速の閾値については、砂漠地帯の砂の形状（平均粒径等）を考慮した上で決定する。なお、該当地域に雨量発生が予測される場合は、砂嵐の発生はないと考え、また、降雨予測後一定期間（地面にしみこんだ水分が蒸発するまで）についても砂嵐警報・注意報は出さないものとする。
【００２３】
図３は上記の予測処理を具体的に示すフローチャートである。まず、予測対象地域に雨があるか否かを予測判断し（ステップＳ２１）、雨があると予測される場合には、砂嵐は発生しないものと判断して一連の処理を終了する。ステップＳ２１で雨はないと予測される場合には、砂形状データ格納部１６に予め格納される、予測対象領域の砂形状に対応する風速閾値を読み出し（ステップＳ２２）、予測された風速と比較する（ステップＳ２３）。この比較結果で、風速が閾値に満たない場合には、砂嵐は発生しないものと判断して一連の処理を終了する。ステップＳ２３で風速が閾値を越えた場合には、砂嵐が発生するものと判断し、警報を発令して（ステップＳ２４）、一連の処理を終了する。
【００２４】
したがって、上記構成による砂嵐予測システムによれば、定量的な予測までは行えないが、雨による影響を考慮するともに、砂粒の形状に応じて風速閾値を選定するようにしているので、砂嵐の発生状況を従来に比してより的確に予測することができるようになり、しかも、砂嵐発生を早期に警報することが可能となる。
【００２５】
以上の結果、本発明を使用することにより、特に輸送関係業務のコストが低減することができる。例えば、砂漠地帯に滑走路を持つ空港では航空管制に利用することができる。また、砂嵐発生時は屋外作業ができない等の理由により、建築現場等への情報提供という形での利用が考えられる。また、気象予測のコンテンツに追加することにより、災害発生を予見し、そのリスクを低減することが期待される。
【００２６】
尚、上記実施形態では、警報発令のための閾値として一つだけを設定したが、さらに段階的に複数の閾値を設定して、「注意報」、「警報」のように段階的な提示を行うことができる。この場合、平面図の該当地域に注意報（黄）・警報（赤）を色分け表示すれば、視覚的にどの地点に砂嵐が発生しそうなのか、瞬時に理解することができ、いっそう効果的である。
【００２７】
また、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明が適用される砂嵐予測システムの構成を示すブロック図。
【図２】図１のシステムの砂嵐予測モデル演算部のデータ同化処理の流れを説明するためのフローチャート。
【図３】図１のシステムに適用される、予測処理を具体的に示すフローチャート。
【符号の説明】
【００２９】
１１…通信処理部、
１２…通信インターフェース、
１３…観測データ格納部、
１４…砂嵐予測モデル演算部、
１５…予測データ格納部、
１６…砂形状データ格納部、
ＮＴ…ネットワーク、
ＤＳ０…気象データサーバ、
ＤＳ１，ＤＳ２…レーダサイトデータサーバ。
【図１】
2006220445.tif 000003
【図２】
2006220445.tif 000004
【図３】
2006220445.tif 000005