特集

大雨災害への防災・減災（その２）□大雨・突風等をもたらす激しい気象現象と観測

高知大学 理工学部門教授

佐々浩

司(5) 台風のレインバンド、(6) 地形性降水などが挙１．はじめにげられる。

我が国の気象予報に関する技術は、気象衛星、(1) 孤立積乱雲：周囲の環境風が弱い場合に生じレーダーネットワーク、ウィンドプロファイラなる、水平規模が最大で10km 程度の対流雲で熱どの観測システムや、数値予報モデルの運用も含雷とも呼ばれる。通常の寿命は発生から消滅まめて世界のトップクラスにあるにも関わらず、顕で１時間程度であり、強雨は20～30分程度しか著な大雨や突風は毎年のように発生し、被害を防持続しないが、局所的な強雨が時として都市部ぐことはできていない。これを単純に気候変動のなどで災害をもたらす。一般にはゲリラ豪雨とせいにして、温暖化を食い止めると気象災害が減呼ばれる。周囲の環境風が強まり、上空と地上ると考える人もいるかも知れないが、これは大きとの風速差（以後、鉛直シアーと呼ぶ）が大きな間違いである。確かに温暖化は積乱雲の源となくなると、孤立積乱雲の中に強い回転上昇流でる水蒸気をより多く大気中に含む環境を助長はすあるメソサイクロンが発生し、スーパーセルにるものの、気象災害をもたらす顕著な気象現象はなる。通常の孤立積乱雲は自身を成長させるた温暖化以前から存在しているものであり、温暖化めの上昇流と降水に伴う下降流が打ち消し合うを解消したところで無くなるものではない。気象ことによって最終的に消滅するが、スーパーセ災害への備えと温暖化対策とは切り離して考える

ルの場合は上昇流域であるメソサイクロンと降べきである。ここでは気象災害をもたらす顕著な水域が水平方向に分かれて存在し上空と下層の雨と突風現象に焦点をあて、これらの現象につい気流循環が持続するため、長時間持続することてわかっていることと、未解明なことと、それをができる。発達したスーパーセルの場合、強雨解決するための挑戦について紹介するとともに、だけでなく、大粒の雹をもたらすこともある。

気象防災に有用な現状で得られる情報の活用法に(2) マルチセル：積乱雲が広範囲に発達しやすい環境にあると、複数の積乱雲が発生し、強雨をついて述べたい。

もたらす。個々の寿命はやはり１時間程度であるが、降水に伴って積乱雲の下層に生じた冷気

２．大雨をもたらす降水システム

プールから冷気外出流が発生し、これが別の積時間雨量が30mm/h を超えるような強雨をもた乱雲からの冷気外出流と衝突することによって、らす降水システムとしては、(1) 孤立積乱雲、(2)新たな積乱雲発生のきっかけとなる気流収束がマルチセル、(3) 線状降水帯、(4) スコールライン、起こり、次々と積乱雲が発生・消滅を繰り返す－14－

消防防災の科学ため、広範囲に長時間大雨をもたらすことになに早く移動するものである。停滞することはある。他のシステムとして分類している (3) ～ (5)まりないため、強雨は短時間しか持続しないが、も広い意味ではマルチセルに属するが、特別に時としてガストフロントなどの突風を伴う場合組織化することからここでは区別して扱う。

がある。

(3) 線状降水帯：鉛直シアーが強い環境では、積(5) 台風のレインバンド：台風の旋回気流に伴っ乱雲が発生すると風下に流されるが、上流側のて組織化される積乱雲で構成された螺旋状の雨

大気下層に新たな積乱雲発生の源となる気流収雲の列であり、強い風と強雨をもたらす。台風

束があると、そこで次々と積乱雲が発生し、風の目のまわりにある目の壁雲は最も強い強風と下に流される状況が持続する。個々の積乱雲の強雨をもたらすが、台風の一番外側にあるアウ寿命が１時間程度であっても、次々と到来するターレインバンドも強雨と共に時として竜巻の新たな積乱雲により、結果として同じ場所に強ような突風をもたらすことがあり、注意が必要雨が長時間持続することになる。図１に示す線である。台風の移動速度が遅い場合は、同じ場状降水帯は複数のレーダーを用いてデュアル所にレインバンドが停滞するため、豪雨災害をドップラー解析をした事例で、反射強度の大き引き起こす。

い部分が線状降水帯を構成する積乱雲群に相当(6) 地形性降水：台風環境下で太平洋上の湿潤なする。線状降水帯の開始点に近い南西端では気暖気が流入し、山地斜面を滑翔する状況では、流が収束している様子が見られる。豪雨災害は地形上昇により積乱雲が発達し、大雨をもたら線状降水帯の発生によるものが多い。

す。特に強い風が流入し続ける場合は積乱雲の(4) スコールライン：ある時刻のレーダー画像で源となる水蒸気が大量に供給し続けられるため、見ると線状降水帯と同様に積乱雲が線状に組織長時間にわたって同じ場所で強雨が持続する。

化されているが、移動方向が大きく異なり、降図２にレーダーで見た一例を示す。なお、海上水システムの走向とは大きな角度を持った方向に見られる螺旋状の降水域が先述のレインバン

図２
図１

レーダー降雨強度で見た台風に伴う地形性降水高知県の南西海岸線沿いに形成された線状降水の例。図では四国の南に台風の中心があり、四国帯の高度１km におけるデュアルドップラー解析結

東部に台風による南西風が湿潤な空気を運び続け果。ベクトルは風向きを示し、シェードは反射強るため、図中に楕円で示す室戸岬から北に続く尾度を示す。

根筋の近傍で長時間強雨が持続する。

№157 2024（夏季）－15－ドであるが、この例では地形性降水の方が激しの凝結に伴う発熱が周囲の空気を上昇させることい雨をもたらしている。地形性降水は図示したができない。(2) はこの自由対流高度が低ければように地形の急峻な四国地域のみならず、九州低いほど下層の水蒸気を持ち上げるためのエネルや紀伊半島においてもよく見られるだけでなく、ギーが小さくて済むことを表している。持ち上げ時として風の強い温帯低気圧に伴って発生するるきっかけとなるのは先述のような気流収束や地こともある。

形上昇の他に熱対流も挙げられる。線状降水帯の

1)

津口・加藤 は過去の集中豪雨について統計調

場合は、島や山など特定の地形が気流収束のきっ査を行い、台風による大雨が全体の32％を占めるかけとなることが多い。(5) (6) はより上空まで対一方、それ以外の環境において豪雨をもたらすの流が発達する環境であることを示す。(4) は線状は線状降水帯が６割以上であることを示した。

降水帯として積乱雲が組織化するのに必要な鉛直シアーの強さを示す指標であるが、この指標はスーパーセルが発達する指標としても用いられる。

３．大雨の発生環境と予測

スーパーセルの場合は、SReH ＞150m2/s2が発生集中豪雨の原因として特に着目されている線状
2)条件となる。これらの条件は梅雨前線のみならず、降水帯については、Kato の６条件が満たされた温帯低気圧接近時や台風影響下においても満たさとき、発生しやすいとされている。６条件とは、れることがある。

2(1) 水蒸気フラックス FLWV が150g/m s を超える

天気予報に用いる数値シミュレーションは、おこと、(2)500m 高度から自由対流高度までの高さ

おまかな天気についてかなりの精度で的中させる

dLFC が1km 以下であること、(3) 上空500hPa 面

ことができるものの、線状降水帯や孤立積乱雲（およそ高度5500m) もしくは700hPa 面（およそ高の発生を的確に予測することはまず不可能であ度3000m) における相対湿度が60％を超えること、る。これは、シミュレーションに用いる気象モデ(4) 鉛直シアーの大きさを表す嵐に相対的な環境ルの解像度が不足しているからではない。現在気22

ヘリシティー SReH が100m /s を超えること、(5)

象庁で運用している局地気象モデル LFM は水平

高度700hPa 面の400km 平均領域において上昇流スケールで２km の解像度を持ち、個々の積乱雲があること、(6) 平衡高度が3000m を超えることを再現することが可能である。しかし、実事例をである。これらの条件から大雨がもたらされる環うまく再現できた結果においても、発生位置が数境について考える。積乱雲が発達するためには、10km ずれていたり、発生時刻が数時間ずれたりその源である水蒸気が大量に供給される環境が必することの方が多い。これは気流の運動方程式が要であり、その指標として (1) と (3) が挙げられる。

非線形であり、データ同化される観測データのわ(1) は大気下層から如何に湿った空気が流入するずかなずれが予測結果に大きく反映されるためでかをみる一方、(3) は上空の湿り具合を評価するある。従って、線状降水帯の発生はピンポイントものである。梅雨前線が存在するときは、中国大で予測されるものではなく、上記の発生条件を満陸で発生した降水に伴う大量の水分が梅雨前線上たす領域を対象としてシミュレーション予測結果の気流である梅雨ジェットに伴って日本に運びこを用いて評価される。方程式の非線形性の問題をまれるため、上空が湿った状態になる。梅雨期に解消するために、初期データを意図的にずらした線状降水帯が発生しやすいのは、このためである。

複数のメンバーをシミュレーションして、統計的ところで、積乱雲が発生するためには下層の水蒸に起こりやすい気象状況を判断するアンサンブル

気を自由対流高度まで持ち上げなければ、水蒸気モデルが活用されている。台風の進路予報につい－16－

消防防災の科学ては、アンサンブルモデルの利用によって改善されつつあり、台風に伴う降水はかなりの確度で予測できる。地形性降水も台風の位置関係により、ある程度発生予測が可能である。しかし、積乱雲発生の源である水蒸気の流入量については観測データが不足している。近年気象庁はマイクロ波放射計を多数配置して水蒸気量の評価を始めているが、特に太平洋に面する地域では、太平洋から如何にして水蒸気が輸送されてくるかといった観図３

2013年さいたま竜巻をもたらしたスーパーセル（押井氏撮影）。画面中央左手のやや黒い部分が飛測データが欠落している。線状降水帯発生の起源

散物などによって可視化された竜巻。その左手にとなる海上からの水蒸気流入を観測船によって把ガストフロントが降水粒子に可視化されて認めら握するプロジェクト3) も行われているが、常に観れる。また画面右手のスカート状の雲はスーパー
セル前面側のガストフロントの存在を表す。

測を行うことはできないため、広く海上の水蒸気分布を把握できる新たな気象衛星4) の実運用が期待されている。

４．突風
突風は以下の３つに分類される。
(1) 竜巻：対流性の雲に伴って発生する鉛直軸を激しい渦であり、親雲の移動に伴って直線的な狭い領域に被害をもたらす。よく晴れた日の運動場などで見られる渦巻きは塵旋風と呼ばれ、親雲の上昇流ではなく、熱対流によって引き起

図４

高知市葛島付近で発生したアーク雲（著者撮影）
左手奥は激しい降水で視界が悪くなり、この上空こされる別の現象である。に積乱雲本体が存在することがわかる。アーク雲(2) ガストフロント：積乱雲の降水に伴って上空はガストフロントに湿潤な暖気が乗り上げることの冷気が地上に蓄積したのち周囲に吹き出す冷によって形成される。

気外出流の先端部分を指し、水平渦を伴う。夕立前の冷気はこのガストフロントの通過によるることはできない。

ものである。しかし、上層の気流によって積乱(3) ダウンバースト：積乱雲中で雹の落下などに雲が早く移動する場合はガストフロントも突風伴い、狭い範囲に強い下降流が発生した場合、被害をもたらすことがある。図３はさいたま竜

地上に衝突したのちガストフロントと同様な水巻をもたらしたスーパーセルの後方からガスト平渦を伴って進行するのがダウンバーストであフロントが接近する様子を示している。この事る。図５の再現実験で示すように、ダウンバー

例ではガストフロントが降水によって可視化さストの強風域は先端の水平渦ではなく、その下れているが、比較的湿潤な環境にある日本では層にある地上付近の領域である。

何も見えないことが多く、ガストフロント上空

これらは、台風接近時のように強風が持続するのアーク雲に（図４）よってしか接近を判断す

場合と異なり、極めて局所的かつ短時間に発生し№157 2024（夏季）－17－図５

水槽実験で再現したダウンバーストの速度分布。
先端の水平渦の下にある地面付近の領域が最も強い風をもたらす。

消滅または通過してしまうため、観測で捉えるこることである。木片がタイヤに突き刺さったり、とが難しい。気象レーダーにより後解析で現象を窓ガラスを突き破ったりするようなことも起こり調べることはできるものの、突風がスーパーセル得る。室内にいた人がこのような飛来物によってに伴う場合を除いて事前に接近情報を得ることは大怪我をした事例もある。従って、竜巻注意情報難しい。

が発表されている場合は、窓の雨戸を閉め、厚いカーテンを引くとともに、外壁からなるべく遠ざかる場所にいることが重要である。また、時間に５．突風による被害

余裕があれば、飛来物の元となるような家の外に大雨は、土砂災害や氾濫災害などの誘因であり、ある風に飛びやすいものを片付けておきたい。な

気象現象が直接被害をもたらすものではないが、お、プレハブ倉庫などは突風で簡単に転倒する事突風は直接被害をもたらす。図６に竜巻による被例が多くみられている。屋外にいる場合は頑丈な害事例を示す。風上側で破壊された家屋の柱が壁建物に避難したい。

を突き抜けている様子が認められる。突風被害で最も怖いのは、飛来物がミサイルのように到来す

６．突風の発生環境と予測
突風は上記のように積乱雲に伴って発生する。
従って、突風をもたらすような積乱雲が発生しやすいような環境の把握が重要となる。そのような積乱雲の発生指標としては、先述の SReH の他、CAPE（ 対流有効位置エネルギー）が挙げられる。CAPE は大気が不安定でより上層まで積乱雲が発生する様子を示す指標で、先述の６条件のうち (2) (3) (5) (6) に関連する指標である。日本ではCAPE ＞2000J/kg ではかなり不安定な状況を示す

図６

2006年佐呂間竜巻の被害例（著者撮影）

が、米国では CAPE ＞4000J/kg となることもある。

－18－

消防防災の科学また、CAPE と SReH の積である EHI（エネルギー造はまだまだ十分に明らかではない。これまでにヘリシティインデックス）も用いられる。これら述べてきた発生環境はあくまでこれらのシステム

は主として強い竜巻をもたらしやすいスーパーセができやすい環境を示すものであって、内部構造ルの発生環境指標として使われる。現在気象庁をより詳細に把握する必要がある。現在、国内に5）が発表している竜巻注意情報 は、数値予報モデ

は気象庁の配備した気象レーダー、国土交通省

ルによりこれらの指標が発生環境を満たす場合の XRAIN、空港気象レーダーなどが常時運用さや、気象レーダーがメソサイクロンなどの積乱雲れており、これらはいずれも降水強度のみならず、中の渦を検出した場合に発表される。しかしながドップラー速度により局所的な渦や収束線などのら、地表面付近に渦度を集中させるガストフロン現象の検出を可能としている。さらに XRAIN やトを伴うことから本質的に竜巻をもたらす可能性

気象庁レーダーの多くは二重偏波化されている。

が高いスーパーセルですら米国が警報を発表して二重偏波レーダーは、降雨強度をより正確に観測も1/4程度しか当たらない。まして、親雲の多くできるだけでなく、積乱雲の中にある、雪や霰、がスーパーセルではない日本では、竜巻注意情報

雹など降水粒子の性状も判別することができるたの的中率は５％程度とされている。スーパーセル

め、積乱雲の内部構造を詳細に理解することがででない積乱雲の場合、レーダーで上空の渦を捉えきる。積乱雲の急激な成長減衰過程を把握するたることができるのが竜巻発生と同時であることがめには、より高速なスキャンができるフェーズド発見を困難にしている。加えて、竜巻発生の原因アレイレーダーが必要となるが、まだまだ高価でとなる下層の気流環境も十分に把握できていないあり、全国配備は難しい。代わりに通常のパラボことが、予測を困難にしている。これを打開する

ラ型二重偏波レーダーを密に配置するレーダーため、著者らは再現実験により竜巻をもたらす下ネットワーク9) が有用である。これは、ボリュー

層気流の条件を詳細に調べている7）。ただし、地ムスキャンに用いる仰角数を制限することによっ上付近の気流環境はライダーなどのリモートセンて１分毎の高速スキャンを可能にするだけでなく、シングを除いて観測ができないため、実験の成果

レーダー付近の激しい降水によって起こる降雨減を反映させて、可観測な情報から予測を可能とす

衰を相互に補完して観測精度を向上させることがるためには、モデルシミュレーションにより、上可能である。国土交通省の XRAIN も同様な理由

空の積乱雲との対応関係から前兆現象を把握するで都市部を中心とした密な配備がなされている。

必要がある。一方、竜巻親雲の形態も様々なもの

さらに、複数のレーダーを用いれば、図１に示しがあることが明らか8) になりつつある。日本におたようなデュアルドップラー解析を行うことによいては、軽微な被害の場合は、孤立積乱雲によるり積乱雲内部の気流構造も把握することができる。

ものが多いが、マルチセル環境でも数多く竜巻がこれらに加えて、先述の水蒸気観測データが加わ発生することがわかってきた。これらの降水シスれば、より的確な情報提供がなされるものと期待

テム毎に地域特性や発生環境を明らかにすることされる。

により、より精度の高い注意情報の発出に寄与できるものと期待している。

８．レーダー観測情報の活用
気象庁ホームページのナウキャスト https://

７．気象災害低減のための観測の高度化

www.jma.go.jp/bosai/nowc/ は５分毎の雨雲の様子

線状降水帯や、突風をもたらす積乱雲の内部構№157 2024（夏季）を示すだけでなく、竜巻発生確度ナウキャストや－19－

雷ナウキャスト、線状降水帯の情報を随時提供ししていないかを確認するとともに、黒い雲が近くている。日頃から雨雲の様子を把握することににないかを確認しておく必要がある。竜巻は積乱よって、外出時の時間調整などに活用できる他、雲の比較的後方に位置することが多いため、図７

自身がいる場所において通常とは異なる強い雨雲のような積乱雲で暗くなる様子から、避難行動をが認められれば、早期に避難することができる。

とることができる。

現状では線状降水帯の発生予測的中率も1/4程度であり、竜巻注意情報も先述のように的確な予測は難しいが、空振りであったとしても、実訓練と捉えて常々情報発表時には適切に対応できるよう心がけておきたい。合わせて、自身の目で判断することも重要である。強雨であれば、通常と明らかに異なる激しい雨が持続することを実感でき、レーダー情報と照らし合わせて早めの避難行動を取りたい。突風の場合は、強雨に続いて起こる事例もあるが、ガストフロントのように積乱雲に先行して発生する場合もある。この場合はレーダー情報で近くに発達した積乱雲があるか、竜巻発生確度ナウキャストや雷ナウキャストが高い値を示

図７

つくば竜巻接近時（左）と通過後（右）の様子（大【引用文献】
1) 津口裕茂，加藤輝之，2014: 集中豪雨事例の客観的な抽出 とその特性・特徴に関する統計解析 . 天気，61，455‒469.
2) Kato, T., 2020: Quasi‒stationary band‒shaped
precipitation systems, named“senjo‒kousuitai”，
causing localized heavy rainfall in Japan. J. Meteor.
Soc. Japan, 98, 485‒ 509
3) Manda, A., Y. Tachibana,, H. Nakamura, T.
Takikawa, A. Nishina, Q. Moteki, N. Zhao, and S.
Iizuka, 2024: Intensive Radiosonde Observations ofEnvironmental Conditions on the Development of a
Mesoscale Convective System in the Baiu Frontal
Zone, Earth and Space Science (accepted).
4) 静止気象衛星に関する懇談会，2023: 次期静止気象衛星（ひまわり10号）の整備・運用のあり方に関する提言，https://www.data.jma.go.jp/sat_
info/himawari/kondan/himawari10/torimatome.pdf.
5) 滝下洋一，2009: 突風に関する防災気象情報の改善，天気 56, 67-75.
6) Wakimoto, R.M. and H. Cai, 2000: Mon. Wea. Rev.,
128, 565-592.
7) 佐々浩司 2020: 第６章 室内実験による竜巻の物理の理解，気象研究ノート 第243号 竜巻を識る，193-226.
8) 芝山泰成，佐々浩司 2024: 日本に竜巻をもたらす降水システムの分類，日本気象学会2024年度春季
大会講演予稿集 125, 74.
9) 佐々浩司 2022: 5.1.9 小型レーダーネットワー
ク，強風災害の変遷と教訓第３版，日本風工学会
風災害研究会編，249-255.

野氏撮影）竜巻接近時は上空の積乱雲に太陽光が遮られ、地上が夜のように暗い。

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