〔短 報〕（都市気候；降水システム)

東京都市域における夏季の降水システムの強化

佐 藤友

徳 ・寺島

司 ・井要

上忠

雄・木 村富士男

旨

12年分の降水レーダーデータをもとに，東京23区およびその周辺の都市域が夏季の降水システムに及ぼす影響について調べた．総観規模の降水システムが関東地方周辺に見られなかった日のうち，強い降水エコーが奥秩父の山岳域に発生した71日を対象として，ラグコンポジットによる降水頻度の解析を行った．山岳域で日中に発生した降水システムの多くは東進し，２時間半後〜３時間半後には都市域を含む領域に到達する．このとき，都市域における降水頻度は周囲よりも明らかに高くなり，都市が降水システムを強化していることを示唆している．

１．はじめにしながら，不安定な総観場のもとにおいては局地的な近年，都市部の発達にともないヒートアイランド強降水系は都市でなくても発達する可能性がある（藤部，度が強まり，それと関連して夏季に都市が対流性の降2004)．
それゆえ都市によって対流性の降水がどのよう水を増加させる可能性が指摘されている．米国では，に影響を受けているのかを，少数の事例から判断する

1970年代に実施された都市気象に関する観測プロジェ

ことは非常に難しい．

クト（METROM EX：M etropolitan Meteorological

仮に都市が局所的な降水の発生や発達に影響を与えExperiment）で，夏季の午後に都市の風下側で降水がるならば，都市と周辺地域の間で，降水の強度や発生増加することが示された（Changnon and Huff,1986)．

頻度に違いが生じるはずである．従って，降水の空間同様の特徴はアトランタ（Dixon and Mote, 2003；分布を長期間のデータから調べる必要があると考えら

Bornstein and Lin,2000）やメキシコシティ（Jauregui

れるが，過去には統計的に降水の空間分布についてand Romales,1996）でも示されている．さらに最近で扱った研究は非常に少ない（藤部，1998；佐藤・高橋，

は衛星 TRM M の観測から都市の風下側では周囲に2000などがある)．
アメダスは比較的長期間のデータが比べて降水強度が強いということが統計的に示されて入手可能であるが，空間代表性の問題があるため空間いる（Shepherd et al., 2002)．

的に均一な降水の情報を得ることが難しい．三上ほか

わが国では，東京などの都市において局所的な豪雨（2003）
は，東京23区内に20箇所もの雨量観測点を設け，による水害が社会的な問題となっている．東京周辺に詳細な降水分布を観測している．しかし，降水の空間おける夏季の豪雨に関しても都市化との関連が指摘さ分布を統計的に調べるためには，長期間のデータの蓄れている（Yonetani, 1982, 1989；藤部，1998)．しか積を待つ必要がある．
降水レーダーは雨量計に比べて水平・時間解像度が日本学術振興会特別研究員・東京大学気候システム研究センター．t sato＠ccsr.u‑tokyo.ac.jp
筑波大学大学院環境科学研究科（現所属：株式会社
フランクリン・ジャパン)．
筑波大学大学院生命環境科学研究科．

Ⓒ 2006 日本気象学会
2006年 6月

高く，空間的に均一な情報が得られる利点がある．さらに過去10年以上のデータが蓄積されており，都市周辺における降水の解析に適していると考えられる．齋
藤・木村（1998）は降水レーダーを用いて，夏季の関―2005年11月７日受領―

東地方における降水の日変化について調べた．その結―2006年４月３日受理―

果，午後に日光周辺・奥秩父周辺の２地域で降水頻度が高く，それらの降水システムはしばしば東に移動し15

480

東京都市域における夏季の降水システムの強化降水をもたらすことを示した．これらの降水システム

いる日を除く．その結果，選ばれた71日を解析対象日は日中の谷風循環に伴い発生したもので，都市とは無とした．

関係に発生していると考えることができる．

一般に降水量について合成解析を行うと，降水量がそこで本研究では，東京都，埼玉県，山梨県の都県

極端に大きい数事例の影響を強く受け易くなるため，境に位置する奥秩父周辺の山岳地域で発生した降水シ

長期間の観測データから都市による影響を見出そうとステムの時空間変化について，長期間のレーダーデーする本研究の趣旨には適さない．従って本研究では降タを用いて調べる．特に平野部に焦点をあて，都市と水頻度について調べることにする．全ての解析対象日

降水頻度との関係について述べることにする．以後，について，毎正時ごとにコンポジットをとる方法 と，

本論文では23区周辺およびさいたま市，川口市付近を降水エコーが発生した時刻を基準としてその後30分ご都市域と呼ぶことにする．奥秩父の山岳は都市域の西とにコンポジットをとる方法（以下，ラグコンポジッに位置しているため，ここで発生した降水システムをト）で２種類の解析を行った ．ラグコンポジットは以対象とすることで，都市域周辺を通過する降水事例を下の方法で行う．

多く選び出すことが可能である．また，奥秩父山岳の(1) 領域 A においてその日初めてレベル４以上の降水システムは都市とは無関係に発生するため，都市エコー（以後 FSE；First Strong Echo と呼ぶによる影響の有無について客観的に調べることができことにする）を観測した時刻を初期時刻（T ＝るという利点がある．

０）とする．
(2) 初期時刻から30分ごとに時間帯を区切り，初期２．方法

時刻から30分までを T ＝0.5，30分から１時間

本研究では気象庁の東京レーダーを用いる．解析期までを T ＝１，…，３時間半から４時間までを間は1989〜2000年の７月，８月（期間中の総日数は744T ＝４とする．

日）である．ただし同レーダーの観測間隔は1996年以(3) 各時間帯における母数は213（＝30分/10分×71

前が7.5分間隔，1997年以降が10分間隔であるため，日）であり，そのうち降水エコーが出現した回

1996年以前のデータは10分間隔に換算して降水頻度の数をピクセルごとに頻度（百分率）で表す．

解析を行う．まず山岳域における降水イベントを対象

本研究では，頻度10％以上の領域を便宜上，高頻度領として解析日を選定する．具体的には，関東山地の南域と呼ぶことにする．また，アメダスの地上風はレー部を領域 A（35.70N‑35.95N, 138.85E‑139.10E：第ダー観測時刻にもっとも近い正時のデータを合成し２図の白四角）とし，この領域内でエコーレベル４（地た．

上雨量で16‑32mm h 相当）以上を観測した事例を選
ぶ．領域 A は齋藤・木村（1998）で午後に降水頻度が３．結果高いと指摘されている奥秩父に対応する．エコーレベ

領域 A における FSE の時間別発生回数を第１図に

ル４は，降水システムがある程度発達したケースを対示す．最も FSE の発生回数が多いのは13時台である象としつつ，事例数が十分に確保できるように設定した条件である．次に，午前９時の地上天気図から，台風や寒冷前線が通過している日，梅雨前線が関東地方に位置している日，同天気図で関東地方が雨となってここでは，解析対象日である71日ついて，i‑1時10分から i 時00分の間に観測されたレーダーエコー頻度を i 時のエコー頻度として示す．
東京南東部と筑波山付近では，地形や建造物に起因するクラッターによるエコーが常時観測されていた．
それらの５グリッドについては解析からとり除き，図中では白抜きとした（140.106E 36.212N；139.691
E 35.669N；139.746E 35.647N；139.719E 35.624
N；139.774E 35.624N)．
16

第１図

FSE の時間別発生回数．
〝天気" 53．6．

東京都市域における夏季の降水システムの強化

481が，12時から17時までの５時間に同程度の回数発生しり，周囲にくらべてさらに降水頻度が高いことが分かていることが分かる．第２図には17時のレーダーエる．この結果は，都市域が降水システムに対して何らコーの頻度分布を示す．降水頻度は，関東山地南東部かの影響を及ぼしていることを示唆している．

や日光などの北関東の山岳において，周囲より高い．

第３図にラグコンポジット（T ＝3.5）によるレー

午後の早い時間に比べて関東平野では全体的に頻度がダーエコーの頻度分布図を示す．第２図と同様に，関高くなっている．都市域では降水頻度が10％以上とな東山地と北関東の山岳において頻度が高い．またこれ
ら山岳のそれぞれ東側には，相対的に頻度の高い領域

第２図

17時における降水エコー頻度と地上風のコンポジット．白い四角は領域 A（35.70
N‑35.95N，138.85E‑139.10E）を表す．
等値線は標高を表し，太線は1000m おき，破線は250m おきに描いてある．灰色の実線は都県境を表す．星印は東京レーダーの位置を表す．

第３図

第２図に同じ．ただし，ラグコンポジット（T ＝3.5）による．赤い四角は第４図で示す領域を表す．

2006年 6月

第４図

ラグコンポジットしたレーダーエコー頻度（％）の時間断面図．等値線，都県境線は第２図と同様．
17

482

東京都市域における夏季の降水システムの強化が広がっている．ここで注目すべきは，都市域で周囲３時間半後には R2，R3，R4で示した都市域で周囲にに比べて特に頻度が高いことである．時刻毎に解析し比べ雨が降りやすくなることが示された．

た第２図に比べて，ラグコンポジット解析では場所による降水頻度のコントラストが明瞭になっていること

４．まとめと考察が分かる．アメダスによる地上風のラグコンポジット

この研究では関東山地で強い降水が観測された日には，関東平野南部で南風や南東風が卓越している．こついて，長期間の降水レーダーデータを用いて平野部のような風系の特徴は T ＝０〜５でほぼ共通であっにおける降水頻度を統計的に解析した．その結果，奥た．

秩父で降水が発生した日には，山岳域から平野へ向け第３図において赤い四角で囲った領域におけるラグて雨の降りやすい地域が一様に拡大するのではなく，コンポジットの時間断面図を第４図に示す．T ＝0.5は都市域では周囲に比べて顕著に降水頻度が高くなるこ（領域 A においてレベル４以上のエコーが発生した直とが示された．都市域において頻度が高くなるのは，後に対応するため)，関東山地で特に頻度が高く，東京移動してきた降水システムによる降水エコーが消滅せを含む関東平野ではほとんど降水エコーが発生していずに都市域で持続すること，あるいは降水の発生しやない．T ＝１，T ＝1.5では関東山地南部で同様に頻度すい気塊が移動して来た場合に都市域では周囲に比べが高く，加えて高頻度領域の東端が徐々に東側へと延て降水エコーがより出現しやすくなることを示していびている．これは，多くの降水システムが東進している．これは降水セルが減衰しにくいこと，あるいは都ること，あるいは Sato and Kimura（2005）で指摘さ市域で降水セルが発生や再発達しやすいことの結果でれているように上空の水蒸気移流に伴って降水セルのあると考えられる．本研究ではこれらを区別せずに，発生しやすい不安定な気塊が東へ移動していることを降水システムの強化として扱う．

示している．水蒸気の移流に関しては GPS を用いた降水システムが都市域で強化された結果，高頻度域観測からも確認されている（佐々木・木村，2001)．舘が現れることは，夏季に東京周辺で見られる積乱雲の野の高層観測データによると，本研究で対象とした日特徴である「発達しやすく，長続きする」（小林，2004）

においても700hPa 面では 5m sec 程度の西風が卓ことを裏付ける結果でもある．藤部ほか（2002）は「東越していることから，対流圏中層の西風が高頻度領域

京23区に短時間強雨をもたらす降水系は，数十 km 以の東進の原因であると考えられる．T ＝２では，東京上のスケールを持つマクロな降水系の接近に呼応して都と埼玉県の都県境付近における山麓地域の広い領域発生・発達する傾向がある」と指摘している．第４図で14％を超える高い頻度が見られる（第４図に R1で示は，奥秩父で発生した降水システムが都市域で強化さす)．

れることを客観的に示したものであり，非常に興味深

T ＝2.5では，高頻度領域がさらに東に移動する．高い結果であるといえる．統計解析の結果は，複数の事頻度領域は広く分布しているが，その中でもさらに降例において特定の地域で降水システムが強化されてい水頻度の高い地域が存在する．それは R1やさいたまることを示唆している．都市域における降水頻度の増市・川口市（第４図 R2）に相当する地域である．T ＝

加は偶発的なものではなく物理的に意味を持った現象

３では高頻度領域はさらに東へ移動し，R1では降水頻である可能性が高い．

度がやや減少する．R2では高い降水頻度が維持され，山岳からの移流効果を考えず，仮にヒートアイラン

東京23区南西部（第４図 R3）でも頻度が高くなる．T ＝ドの効果により都市域上空で降水セルが単独で発生す3.5には，高頻度領域は狭くなるが，14％以上の高い領る頻度が増えるのであれば，第４図に示したラグコン域が23区北東部（第４図 R4）に孤立して存在している．

ポジットでは，時間に関係なく高頻度領域が都市域にT ＝３の前後から領域 A 内における頻度は全体的に現れるはずである．奥秩父における降水を事例日選定減少するのにもかかわらず，T ＝3.5では23区北東部の基準とした本研究では，そのような特徴は見られず，（R4）でのみ頻度が維持されることは非常に興味深い．

高頻度領域は奥秩父の山岳から徐々に東へと移動す

T ＝４以降は，東京湾岸に高頻度領域が移動し，徐々る．その中でも都市域に相当する R2，R3，R4の地域に頻度が低下する様子が確認された．このことから，では，特に高い降水頻度が観測される．

奥秩父において強い降水エコーが観測された後，降水Inoue and Kimura（2004)，井上ほか（2004）は長域は東へ移動または拡大し，FSE の観測後３時間から期間の衛星データの解析や現地観測から，夏の晴れた

18〝天気" 53．6．

東京都市域における夏季の降水システムの強化

483

日には都市の上空で対流雲が発生しやすいことを示

Changnon,S.A.Jr.and F.A.Huff, 1986：The urban‑

し，都市域の熱源との関係を指摘している．中西・菅

related nocturnal rainfall anomaly at St. Louis, J.
Clim. Appl. M eteor., 25, 1985‑1995.

谷（2004）は都市の効果については言及していないものの，このような雲列が観測された日は平野で午後に降水が起こることが多いと述べている．都市部は建造

Dixon, P.G. and T.L. M ote, 2003：Patterns andcauses of Atlantaʼ
s urban heat island‑initiated

物やアスファルト面に覆われており，さらに人工排熱

precipitation, J. Appl. M eteor., 42, 1273‑1284.
藤部文昭，1998：東京における降水の空間偏差と経年変量も多いため，周辺地域に比べて地表面温度や気温が化の実態．―都市効果についての検討―，天気，45，高い．このような都市域の熱源は，雲の発生・発達だ

7‑18．

けでなく，都市域の外から移動してくる降水システム

藤部文昭，坂上公平，中鉢幸悦，山下浩史，2002：東京の強化にも影響を及ぼしているものと考えられる．

23区における夏季高温日午後の短時間強雨に先立つ地都市域において降水頻度が増加するメカニズムについては，今回の解析から判断することは困難である．
風や水蒸気等の気象データの綿密な解析，都市の熱環境の解明，あるいは数値モデルによる実験が，都市による降水システム強化のメカニズムを調査するうえで有効な手段になるであろう．さらに，今回の解析手法

上風系の特徴，天気，49，395‑405．
藤部文昭，2004：ヒートアイランドが降水におよぼす影
響．―夏の対流性降水を中心にして―，天気，51，109‑
115．
Inoue,T.and F.Kimura,2004：Urban effects on low‑level clouds around the Tokyo metropolitan area

では降水エコーがあるかないかだけの指標から頻度を

on clear summer days, Geophys. Res. Lett., 31,L05103, doi：10.1029/2003GL018908.

求めているため，仮に降水エコーの強度が都市域で増井上忠雄，仲田伸也，寺島 司，木村富士男，2004：写加したとしても，頻度の違いには反映されない．今後，

真観測と衛星で捉えた都市に出現する対流雲，天気，エコー強度の変化についても考慮できる解析手法を考案することで，都市が降水システムに及ぼす影響についてより詳細に解析することができると思われる．今51，653‑654．
Jauregui, E. and E. Romales, 1996：Urban effects on
convective precipitation in M exico City, Atmos.
Environ., 30, 3383‑3389.

回の解析により得られた降水エコーの頻度は，T ＝3.5

小林文明，2004：ヒートアイランドが降水におよぼす影において都市域では全体の14％，それ以外の平野部で響．―東京周辺における積乱雲の発達―，天気，51，は10％であり，サンプル数で言えばそれぞれおよそ30115‑117．

サンプルと21サンプルであった．都市域と降水システ

三上岳彦，泉岳樹，安藤晴夫，塩田勉，石井康一郎，

ム強化についてのより明確な結論を得るためには，さ森島らに長期間のデータを使用したり，解析手法を工夫す観測システム（M ETROS)，日本地理学会2003年度春ることで事例数を増やすことも重要であろう．
謝

査読者および担当編集委員から大変有益なコメントを多数頂きました．また筑波大学気候気象分野の皆様にはゼミ等を通じて貴重な助言を頂きました．ここになお，本研究は第二著者（寺島司）が筑波大学大学院環境科学研究科において研究した成果の一部をもとに，その後解析と執筆を行ったものである．
参51，729‑739．
齋藤智興，木村富士男，1998：中部関東地方における夏期の対流性降水の日変化，天気，45，541‑548．
佐々木太一，木村富士男，2001：GPS 可降水量からみた関東付近における夏期静穏日の水蒸気量の日変動，天記して感謝いたします．

考文

献

Bornstein, R. and Q. Lin, 2000：Urban heat islands
and summertime convective thunderstorm in Atlanta：three cases studies, Atmos. Environ., 34,

2006年 6月

季学術大会予稿集．
中西幹郎，菅谷真子，2004：夏季の東京湾周辺に発生する雲列と局地気象および午後の降水との関係，天気，辞

507‑516.

済，小島茂喜，2003：東京都区部の高密度気象

気，48，65‑74．
佐藤尚毅，高橋正明，2000：首都圏における夏期の降水特性の経年変化，天気，47，643‑647．
Sato, T. and F. Kimura, 2005：Diurnal cycle ofconvective instability around the central mountains
in Japan during the warm season,J.Atmos.Sci.,62,1626‑1636.
Shepherd, J.M ., H. Pierce and A.J. Negri, 2002：
Rainfall modification by major urban areas：
Observations from spaceborne rain radar on the19484

東京都市域における夏季の降水システムの強化

TRMM satellite, J. Appl. M eteor., 41, 689‑701.

Yonetani,T., 1989：Study of the urban effects on theYonetani, T., 1982：Increase in number of days withoccurrence of convective precipitation, Report ofheavy precipitation in Tokyo urban area, J. Appl.
M eteor., 21, 1466‑1471.

the National Research Center for Disaster Prevention,（44), 1‑59.

Intensification of Convective Precipitation Systems over Tokyo Urban Areain Summer Season
Tomonori SATO , Tsukasa TERASHIMA ,Tadao INOUEand Fujio KIMURA(Corresponding author）JSPS research fellow・Center for climate system research,
University of Tokyo, 5‑1‑5, Kashiwanoha, Kashiwa, 277‑8568, Japan.
t sato＠ccsr.u‑tokyo.ac.jp
The masterʼs program in Environmental Sciences, University of Tsukuba,(Present affiliation：Franklin Japan Co.).
Graduate school of Life and Environmental Sciences, University of Tsukuba.
(Received 7 November 2005；Accepted 3 April 2006)

Abstract
Modifications of precipitation systems by the metropolitan area in and around Tokyo（MAT）areinvestigated using radar data for twelve years period. Lag composite analysis of precipitation frequency
is carried out for 71 summer days when strong precipitation echo was detected over mountainous area ofOkuchichibu without synopticscaledisturbances near Kanto area.Most ofprecipitation systems generated
in the mountainous area move eastward and arrive at the MAT in 2.5 to 3.5 hours after the initiation.
Precipitation frequency in the MAT is remarkably high compared with that in surrounding areas. The
results indicate that the MAT affects the intensification of the precipitation systems.

20〝天気" 53．6．