２ 主要な研究成果
重点課題 - リスクの最適マネジメントの確立

電力設備に及ぼす気象・気候影響予測手法の開発
背景・目的

主な成果

近 年 、台 風 や 急 速 に 発 達 する 低 気 圧（ 爆弾 低 気 圧 ）による洪 水・暴 風 雪・高 波 、竜 巻による突 風 等 、極 端 な 気 象による災 害 が 頻発して い る。自 然 外 力 に 直 接 さらさ れる送配電設備、水力ダム、港湾施設等では、電力の安定供給のために、それら外力に対する安全性や信頼性の確保が求められている。

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気象レーダーを活用した短時間降雨予測手法 の 開発

当所が開発した気象レーダー解析ソフトを汎用化し、国土交通省、気象庁および電力会社のレーダーによる観測結果の解析を可能とした。さらに、レーダーによる観測結果を気象予測・解析システムNuWFASに取り込む2となった。本モデルを爆弾低気圧に適用した
結 果 、従 来に比 べて、1 0 分 平 均 風 速と最 大瞬間風速の比（突風率）等の風の乱れ特性が適切に表現でき（図１）、低気圧や台風に伴う突風の評価が可能となった。

自己組織化マップを用いた梅雨期 の 豪雨気象パターン分類法 の 開発

水力設備の防災・保全にとって、数日先の降雨の予測は勿論のこと、降雨特性の長期的変化は重要である。これらを予測・評価するために、自己組織化マップ＊2を用いて、梅雨期に豪雨をもたらす気象パターンを分類・抽出する手法を開発した。本手法を西日本に適用し、4手法を開発し、過去の豪雨事例に適用した。
その結果、1時間以内の予測精度が高い既往の モデ ルと本 手 法を組 み 合わせることにより、3時間程度先まで精度良く予測することが可能となった。

気象予測・解析システムNuWFASを用いた突風評価手法 の 開発

電 力 流 通 設 備 の 耐 風 設 計 にとって 重 要
な 風 の 乱 れ 、特 に 突 風 を 評 価 す る た め に
NuWFASを改良した。風の乱れを表現する＊1
ためにLES（Large-Eddy Simulation）を用いることで、従来の水平空間解像度2〜5kmを50mにまで高解像化することが可能

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本課題では、気象・海象災害の軽減および被災後の迅速・的確な復旧支援を目的に、数時間から数日先までの気象予測精度を向上させるとともに、現場で使いやすい予測システムを構築する。さらに、20〜30年後の日本各地の気候変化（設計風速や設計降水量としての 変 化 ）が 電 力 設 備 の 健 全 性や運 用 保 守
管理に及ぼす影響について推定・評価する。

31年間の気象データから6種類の気象パターンを抽出した（図2a）。各パターンと豪雨の関係を、8つの地域気候区分ごとに評価した結果、各地域に豪雨をもたらす気象パターンと、それらの出現頻度が近年どのように変化して［ V12017] 。
いるかを明らかにした（図2b、c）

地球温暖化に伴う河川流域日降水量 の 変化予測手法 の 開発

近年頻発する極端な気象と地球温暖化との関連を検討するため、全球モデルによる低解像度（100〜200km）の計算結果から、地域スケール（数km）の気候を推定するダウンスケーリング手法を開発している。地域スケー
ルの河川流域日降水量を推定する手法を、九州の主要河川5水系20流域に適用し、将来気候（全球平均気温の上昇が1.1℃の場合）における河川流域日降水量を現在の値と比較した。その結果、50年確率の河川流域日降水量はいずれの地域でも増加し、その平均的な増［ V12016］。河川流加率は20%であった（図3）
域レベルでの降水量の変化予測は、温暖化に伴う豪雨・洪水ハザード評価に活用できる。

＊1 乱流モデルの一種で、風の乱れを空間的に平均化してモデル化を行う。
＊2 人工ニューラルネットワークの一種で、学習しながら自律的に分布パターンを分類できる。
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パ タ ーンは 平 年 に比 べ た 場 合 の 差 。左 図 の 赤 青 の 陰-4-2024ᵾ‵೩ᕣೋ࡚ぜ᰹໩ࡊࡒ㢴㏷ንິ

定 なことを表す。緑 の 矢 印は8 5 0 h P a の 風 速で、西日本 の 南 岸 で 南 風 が 強 い 。黒 い 等 値 線 は 2 0 0 h P a 気 圧
面高度で、東日本の上空で等圧面の高度が高い。右図
は、降雨のパターンで、赤は平年に比べて多雨である。
(a) 抽出された豪雨気象パターン3の例

重点課題

図１ 爆弾低気圧による風の乱れ特性の評価
2 0 1 2 年 4 月 3 〜 4 日にかけて日 本 海 を 通 過した 爆 弾
低 気 圧は、日本 各 地に強 風をもたらし、全 国 7 5 地 点で
観 測 史 上 1 位 の 平 均 風 速を記 録した。この 事 例を対 象に、改 良した N u W F A S を 東 北 地 方 に適 用した 。空 間解 像 度を1 2 k m から5 0 mまで 6 段 階 かけて 高 解 像 度化 することにより、既 往 の モ デ ルと比 較した 。図 1 は 、平 均 風 速からの 変 動 成 分（ 標 準 偏 差で正 規 化 ）の 出 現頻 度 で ある。L E Sを用 い て 改 良したモデ ル では 、標 準偏 差 が 2 倍 以 上となる高 風 速 の 出 現 頻 度 が 大きく、低風 速 が 継 続する中に高 風 速 が 間 欠 的に現 れる。一 方 、改 良 前 の モ デ ル で は 逆 に 、高 風 速 が 継 続 する中 に 低風 速 が 間 欠 的 に 現 れ 、従 来 の 観 測 事 実との 乖 離 が 明らかとなった。

影は850hPa相当温位で、赤は大気が平年よりも不安(b) 豪雨気象パターンの地域特性の一例（c）豪雨気象パターンの出現頻度の長期変化

図3 温暖化による河川流域日降水量の変化
空 間 解 像 度 1 2 0 k m の 全 球 モ デ ルによる温 暖 化 予 測
結 果 を 用 い て 、九 州 地 方 の 河 川 流 域 の 日 降 水 量 の 頻度 分 布（ 確 率 密 度 ）を 求 め た 。この 頻 度 分 布 から計 算される超 過 確 率 分 布 を 破 線 で 示 す 。全 球 平 均 気 温 が現 状よりも 1 . 1 ℃上 昇 することにより、流 域 の 広 さ が
4 9 1 k m 2 の こ の 河 川 で は 、7 月 の 降 水 量 の 頻 度 分 布
は、大きな日降水量の出現頻度が現状（実線）よりも高くなることがわかる。解析した20流域の平均で、50年確率の日降水量の増加は20%と推定された。

図2 豪雨気象パターンの地域特性と長期変化
気 象 場 の５つ の 気 象 要 素（ 相 当 温 位 、風 速・風 向 、気圧、降水量）を対象に、自己組織化マップの手法を用いて、31年間の梅雨期の気象パターンから、豪雨に関係するも のを6 種 類（ パターン1 〜 6 ）抽 出した（ 図 2 a ）。
西 日 本 の 豪 雨 時 を 対 象 に 、8 気 候 区 分 毎 に 各 パ タ ーンの 出 現 頻 度を求めると、地 域ごとに特 性 が 見られた（ 図 2 b ）。過 去 3 1 年 間 を 前 半と後 半 にわ け て パ タ ーンの 出 現 頻 度を比 べると、九 州・四 国 の 豪 雨に関 係 するパターン3は約2倍に増加しており、観測事実と一致している（ 図 2 c ）。横 軸 の 四 角 枠は信 頼 度 水 準 9 9 %で統計的に有意な変化が見られたパターンを表す。

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