(57)【要約】【課題】 数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム及び方法を提供する。【解決手段】 本発明による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法は、気象要素分析部が、人工降雪航空実験の目標地域の気象要素を分析する第１段階と、航空実験可能判断部が、前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて航空実験可否を判断する第２段階と、種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して種まき情報を決定する第３段階と、数値シミュレーション遂行部が、前記種まき情報を用いて数値シミュレーションを行う第４段階と、実験算出部が、前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出し、且つ面積を算出する第５段階と、種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて種まき効果の有無を判断する第６段階と、を含んでなる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気象要素分析部が、人工降雪航空実験の目標地域の気象要素を分析する第１段階と、
航空実験可能判断部が、前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて航空実験可否を判断する第２段階と、
種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して種まき情報を決定する第３段階と、
数値シミュレーション遂行部が、前記種まき情報を用いて数値シミュレーションを行う第４段階と、
実験算出部が、前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出し、且つ面積を算出する第５段階と、
種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて種まき効果の有無を判断する第６段階と、
を含む数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法。
【請求項２】
前記第１段階は、
前記気象要素分析部が、気象庁予測資料の鉛直時系列図を用いて、人工降雪航空実験の実験地域の気象要素である風速、風向、気温及び湿度を分析する請求項１に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法。
【請求項３】
前記第３段階は、
前記種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して、種まきライン、種まき高度、種まき開始時間、種まき終了時間及び種まき量をはじめとする種まき情報を決定する請求項１に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法。
【請求項４】
前記第４段階は、
前記数値シミュレーション遂行部が、前記種まき情報を用いて、種まき情報のドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報を生成して人工降雪実験（ＳＥＥＤ数値実験）と規準実験又は非種まき実験（ＮＯＳＥＥＤ実験）数値シミュレーションを行う請求項１に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法。
【請求項５】
前記第６段階は、
前記種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加量及び降水増加免疫に基づいて種まき効果の有無を判断する請求項１に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法。
【請求項６】
前記種まき効果の有無を判断した結果に基づいて、実験を実施するか、あるいは実施しない第７段階をさらに含む請求項１に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法。
【請求項７】
人工降雪航空実験の目標地域の気象要素を分析する気象要素分析部と、
前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて航空実験可否を判断する航空実験可能判断部と、
前記風向及び風速を考慮して種まき情報を決定する種まき情報決定部と、
前記種まき情報を用いて数値シミュレーションを行う数値シミュレーション遂行部と、
前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出し且つ面積を算出する実験算出部と、
前記表出及び算出した結果を用いて、種まき効果の有無を判断する種まき効果判断部と、
を備える数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム。
【請求項８】
前記気象要素分析部は、
気象庁予測資料の鉛直時系列図を用いて、人工降雪航空実験の目標地域の気象要素である風速、風向、気温及び湿度を分析する請求項７に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム。
【請求項９】
前記種まき情報決定部は、
前記風向及び風速を考慮して、種まきライン、種まき高度、種まき開始時間、種まき終了時間及び種まき量をはじめとする種まき情報を決定する請求項７に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム。
【請求項１０】
前記数値シミュレーション遂行部は、
前記種まき情報を用いて、種まき情報のドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報を生成して人工降雪実験（ＳＥＥＤ数値実験）と規準実験又は非種まき実験（ＮＯＳＥＥＤ実験）数値シミュレーションを行う請求項７に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム。
【請求項１１】
前記種まき効果判断部は、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加量及び降水増加免疫に基づいて種まき効果の有無を判断する請求項７に記載の数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施例は、数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム及び方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
人工降雪とは、冬場には冷雲（０℃以下の雲）を対象として雲の種まきで氷晶を生成するヨウ化銀（ＡｇＩ）を散布して人工的な雪を降らせる技術のことをいう。水資源を確保するために実施されており、航空実験及び地上実験に分けて行っている。
【０００３】
種まき物質であるヨウ化銀は、無色無臭であり、どこに拡散されたかが視認できないという難点がある。なお、種まき効果ともいえる降雪を測定するための観測機器の配設位置が限定的であるが故に、降雪を探知し難いという難点がある。
【０００４】
人工降雪航空実験は、行われる地域の地形と気象条件、実験装備及び規模に応じてそれに見合う実験設計が必要である。航空実験において実験を行うための種まきに関する情報は、気象状況条件が大きく左右する。このため、予め予測場を活用して事前飛行経路及び種まき量を与え、予め数値模擬を行ってみることにより、種まき物質の経路及び種まき効果を予め調べる必要がある。
【０００５】
しかしながら、従来には、このような航空実験において実験を行うための種まきに関する情報は、気象状況条件によって大きく左右されて予め航空実験の結果を予測し難いという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述した問題を解消するために案出されたものであり、数値モデルを活用して気象庁の詳細予測場に基づいて航空実験時の平均風向及び風速を考慮して種まきライン、種まき期間、種まき量、種まき高度を算出して種まき物質の拡散及び種まきによる降雪の分布（目標地域）を確認して実験実施有無の決定とそれによる人工降雪航空実験の成功率を向上させる数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム及び方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した問題を解消するための本実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法は、気象要素分析部が、人工増設航空実験の目標地域の気象要素を分析する第１段階と、航空実験可能判断部が、前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて航空実験可否を判断する第２段階と、種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して種まき情報を決定する第３段階と、数値シミュレーション遂行部が、前記種まき情報を用いて数値シミュレーションを行う第４段階と、実験算出部が、前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出し、且つ面積を算出する第５段階と、種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて種まき効果の有無を判断する第６段階と、を含む。
【０００８】
本発明の他の一実施例によれば、前記第１段階は、前記気象要素分析部が、気象庁予測資料の鉛直時系列図を用いて、人工増設航空実験の実験地域の気象要素である風速、風向、気温及び湿度を分析してもよい。
【０００９】
本発明の他の一実施例によれば、前記第３段階は、前記種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して、種まきライン、種まき高度、種まき開始時間、種まき終了時間及び種まき量をはじめとする種まき情報を決定してもよい。
【００１０】
本発明の他の一実施例によれば、前記第４段階は、前記数値シミュレーション遂行部が、前記種まき情報を用いて、種まき情報のドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報を生成して人工増設実験（ＳＥＥＤ数値実験）と規準実験又は非種まき実験（ＮＯＳＥＥＤ実験）数値シミュレーションを行ってもよい。
【００１１】
本発明の他の一実施例によれば、前記第６段階は、前記種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加量及び降水増加免疫に基づいて種まき効果の有無を判断してもよい。
【００１２】
本発明の他の一実施例によれば、前記種まき効果の有無を判断した結果に基づいて、実験を実施するか、あるいは実施しない第７段階をさらに含んでいてもよい。
【００１３】
本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システムは、人工増設航空実験の目標地域の気象要素を分析する気象要素分析部と、前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて航空実験可否を判断する航空実験可能判断部と、前記風向及び風速を考慮して種まき情報を決定する種まき情報決定部と、前記種まき情報を用いて数値シミュレーションを行う数値シミュレーション遂行部と、前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出し且つ面積を算出する実験算出部と、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき効果の有無を判断する種まき効果判断部と、を備える。
【００１４】
本発明の他の一実施例によれば、前記気象要素分析部は、気象庁予測資料の鉛直時系列図を用いて、人工増設航空実験の目標地域の気象要素である風速、風向、気温及び湿度を分析してもよい。
【００１５】
本発明の他の一実施例によれば、前記種まき情報決定部は、前記風向及び風速を考慮して、種まきライン、種まき高度、種まき開始時間、種まき終了時間及び種まき量をはじめとする種まき情報を決定してもよい。
【００１６】
本発明の他の一実施例によれば、前記数値シミュレーション遂行部は、前記種まき情報を用いて、種まき情報のドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報を生成して人工増設実験（ＳＥＥＤ数値実験）と規準実験又は非種まき実験（ＮＯＳＥＥＤ実験）数値シミュレーションを行ってもよい。
【００１７】
本発明の他の一実施例によれば、前記種まき効果判断部は、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加量及び降水増加免疫に基づいて種まき効果の有無を判断してもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の実施例によれば、気象庁の詳細予測場に基づいて航空実験時の平均風向及び風速を考慮して種まきライン、種まき期間、種まき量、種まき高度を算出した後、数値モデルを活用してシミュレーションを通じて種まき物質の拡散及び種まきによる降雪の分布（目標地域）を確認して実験実施有無の決定とそれによる人工降雪航空実験の成功率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法を説明するための流れ図である。
【図２】本発明の一実施例によるＲＤＡＰＳ予測場を用いて算出した鉛直時系列図である。
【図３】本発明の一実施例による航空実験可否判断条件表である。
【図４】本発明の一実施例による８方位に対する種まきライン設定概念図である。
【図５】本発明の一実施例による数値モデル遂行概念図である。
【図６】本発明の一実施例による種まき高度における種まき物質環状分布図である。
【図７】本発明の一実施例による種まきによる予想降水増加量及び増加領域表示図である。
【図８】本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下では、添付図面を参照して好適な本発明の一実施例について詳細に説明する。但し、実施例を説明するに当たって、関連する公知の機能若しくは構成についての具体的な説明が本発明の要旨を余計に曖昧にする虞があると認められる場合にはそれについての詳細な説明は省略する。なお、図中の各構成要素の大きさは説明のために誇張されてもよく、実際に適用される大きさを意味することはない。
【００２１】
図１は、本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法を説明するための流れ図であり、図２から図７は、本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法を説明するための図である。
以下、図１を参照して本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法について説明する。
まず、気象要素分析部が、人工降雪航空実験の実験地域の気象要素を分析する（Ｓ１１０）。
【００２２】
このとき、前記気象要素分析部が、気象庁予測資料の鉛直時系列図を用いて、人工降雪航空実験の実験地域の気象要素である風速、風向、気温及び湿度を分析してもよい。
【００２３】
より具体的に説明すると、気象要素分析部が、図２の気象庁予測資料（ＵＭＲＤＡＰＳ）の鉛直時系列図を用いて、人工降雪航空実験の目標地域、例えば、龍坪スキー場がある大關嶺地域一帯に雲の流入有無及び気象要素（風速、風向、気温、湿度）を分析してもよい。
次いで、航空実験可能判断部が、前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて航空実験可否を判断する（Ｓ１２０）。
【００２４】
より具体的に説明すると、航空実験可能判断部が、予測資料を通じて航空実験可否を判断し、このとき、判断条件は、図３の航空実験可否判断条件表において条件を全て満たす場合に実験が可能であると判断してもよい。例えば、目標地域の風速１０ｍ／ｓ以下、−５℃以下、湿度８０％以上を充足して航空実験が可能であると見込まれるときに次の段階を行うことができ、そうではない場合には実験未実施と決定してもよい。
次いで、種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して種まき情報を決定する（Ｓ１３０）。
【００２５】
このとき、前記種まき情報決定部が、前記風向及び風速を考慮して、種まきライン、種まき高度、種まき開始時間、種まき終了時間及び種まき量をはじめとする種まき情報を決定してもよい。
【００２６】
より具体的に説明すると、種まきラインは、図４の８方位に対する種まきライン設定概念図に示すように、８方位（北、北東、東、南東、南、南西、西、北西）を基準として目標地点との距離Ｓを算定して算出される。Ｓは、下記の数式１によって算定する。
【００２７】
（数１）
Ｓ＝平均風速［単位：ｍ／ｓ］×反応時間［単位：秒（ｓ）］
【００２８】
ここで、平均風速としては、図２の予測場の鉛直時系列図を用いて算出した平均風速を使用し、反応時間とは、種まき物質が雲中に流入して氷晶核化過程を通じて雪になるまでにかかる時間のことをいう。
【００２９】
例えば、前記反応時間が３０分であると想定したとき、反応時間は３０分×６０である１８００ｓである。平均風速が５ｍ／ｓであるとしたとき、Ｓ＝５ｍ／ｓ×１８００ｓ＝９０００ｍ＝９ｋｍとなる。
次いで、数値シミュレーション遂行部が前記種まき情報を用いて数値シミュレーションを行う（Ｓ２１０）。
【００３０】
このとき、前記数値シミュレーション遂行部が、前記種まき情報を用いて、種まき情報のドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報を生成して人工降雪実験（ＳＥＥＤ数値実験）と規準実験又は非種まき実験（ＮＯＳＥＥＤ実験）数値シミュレーションを行ってもよい。
【００３１】
例えば、数値シミュレーション遂行部が、決定された種まき時間を基準として前後６時間までを模擬時間として選定し、種まきラインを中心として気象予測資料（例：ＵＭＬＤＡＰＳ）を活用して入力場及び境界場を算出した後、ａｉｒｃｒａｆｔ．ｃｓｈシェルを行って種まきに関する情報である種まき開始点Ｓ１（緯度、経度）、種まき終了点Ｓ２（緯度、経度）、種まき開始時間、種まき終了時間、種まき量を入力して種まき情報に関するドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報ファイルであるａｉｒ．ｓｅｅｄ．ｔｘｔファイルを生成する。
【００３２】
このとき、まず、ＳＥＥＤ数値実験（人工降雪実験）を１ｋｍの解像度で行い、且つ、ＮＯＳＥＥＤ実験（規準実験又は非種まき実験）を同時に行い、図５は、数値実験に関する概念を示す図である。
【００３３】
次いで、実験算出部が前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出及び面積を算出する（Ｓ２２０、Ｓ２３０）。
【００３４】
より具体的に説明すると、実験算出部が、ＳＥＥＤ数値実験（人工降雪実験）結果物を用いて種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、ＳＥＥＤ実験の結果物に基づいて種まき物質の拡散分布を描くと、図６の通りである。図６に示す拡散図から、種まき物質が種まき開始時間から何分後に目標地点に着くか、領域を確認することができる。
【００３５】
また、実験算出部が、図７に示すように、ＳＥＥＤ数値実験の降水量とＮＯＳＥＥＤ数値実験の降水量との間の違いを用いて、実験による降水増加量及び領域を表出し、面積を算出してもよい。このとき、面積は、ＳＥＥＤ実験ファイル及びＮＯＳＥＥＤ実験ファイルを読み込んで、種まきが終了してから３時間後の累積降水量の差（ＳＥＥＤ ＮＯＳＥＥＤ）を求めてその値が０．１ｍｍ以上であるピクセル数を算出する。一つのピクセルは、１ｋｍ^２である。このため、降水増加が発生したピクセル数が面積を示す。
次いで、種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき効果の有無を判断する（Ｓ３００）。
【００３６】
このとき、前記種まき効果判断部が、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加量及び降水増加免疫に基づいて種まき効果の有無を判断してもよい。
【００３７】
例えば、種まき効果有無の判断基準は、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加が０．１ｍｍ以上であり、降水増加面積が１００ｋｍ＾２以上であるときとにより構成されてもよい。ここで、降水増加数値である０．１ｍｍ及び面積１００ｋｍ２である基準は、数値が流動的であってもよい。
前記種まき効果の有無を判断した結果に基づいて、実験を実施するか、あるいは実施しない。
すなわち、種まき効果がないと判断されれば、実験未実施と決定し（Ｓ３１０）、種まき効果があると判断されれば、実験実施と決定する（Ｓ３２０）。
【００３８】
このように、本発明の実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定方法は、気象庁の詳細予測場に基づいて、航空実験時の平均風向及び風速を考慮して種まきライン、種まき期間、種まき量、種まき高度を算出して数値モデルを活用してシミュレーションを通じて、種まき物質の拡散及び種まきによる降雪の分布（目標地域）を確認して、実験実施有無の決定とそれによる人工降雪航空実験の成功率を向上させることができる。
図８は、本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定システムの構成図である。
以下、図８を参照して、本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定システムの構成について説明する。
【００３９】
図８に示すように、本発明の一実施例による数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施の決定システム２１０は、気象要素分析部２１１、航空実験可能判断部２１２、種まき情報決定部２１３、数値シミュレーション遂行部２１４、実験算出部２１５、種まき効果判断部２１６を備えてなる。
気象要素分析部２１１は、人工降雪航空実験の目標地域の気象要素を分析する。
【００４０】
このとき、前記気象要素分析部２１１は、気象庁予測資料の鉛直時系列図を用いて、人工降雪航空実験の目標地域の気象要素である風速、風向、気温及び湿度を分析してもよい。
航空実験可能判断部２１２は、前記目標地域の風向、風速、温度及び湿度に基づいて、航空実験可否を判断する。
種まき情報決定部２１３は、前記風向及び風速を考慮して、種まき情報を決定する。
【００４１】
このとき、種まき情報決定部２１３は、前記風向及び風速を考慮して、種まきライン、種まき高度、種まき開始時間、種まき終了時間及び種まき量をはじめとする種まき情報を決定してもよい。
また、数値シミュレーション遂行部２１４は、前記種まき情報を用いて、数値シミュレーションを行う。
【００４２】
より具体的に、前記数値シミュレーション遂行部２１４は、前記種まき情報を用いて、種まき情報のドメインに関するポイント及び時間、高度に関する情報を生成して、人工降雪実験（ＳＥＥＤ数値実験）と規準実験又は非種まき実験（ＮＯＳＥＥＤ実験）数値シミュレーションを行ってもよい。
実験算出部２１５は、前記数値シミュレーション結果を用いて、種まき物質の拡散分布場を表出及び算出し、降水増加量及び領域を表出し且つ面積を算出する。
このため、種まき効果判断部２１６は、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき効果の有無を判断してもよい。
【００４３】
このとき、前記種まき効果判断部２１６は、前記表出及び算出した結果を用いて、種まき物質の目標地域への到達有無、種まきによる降水増加量及び降水増加免疫に基づいて、種まき効果の有無を判断するように構成されてもよい。
【００４４】
上述したような本発明の詳細な説明の欄においては、具体的な実施例について説明した。しかしながら、本発明の範囲から逸脱しない範囲内においては、種々に変形可能である。本発明の技術的思想は、本発明の上述した実施例に限られて定められてはならず、特許請求の範囲だけではなく、この特許請求の範囲と均等なものによって定められるべきである。
【符号の説明】
【００４５】
２１０：数値シミュレーションを用いた人工降雪航空実験実施決定システム
２１１：気象要素分析部
２１２：航空実験可能判断部
２１３：種まき情報決定部
２１４：数値シミュレーション遂行部
２１５：実験算出部
２１６：種まき効果判断部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018017715.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年12月1日(2016.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
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