資料3-2（国土交通省資料）

ｄ４PDFを活用した降雨量変化の試算

1

現在、公表されている将来の降雨の予測データ（検討時点）

約20
年の計算

膨大なアン
サン
ブル
計算

名称

気候変動
シナリオ

領域モデル
解像度ダウン
スケーリング手法

領域モデル

対象期間

NHRCM2021世紀末における
日本の気候【環境省・気象庁】

RCP2.6//8.5

20km

力学的

NHRCM20

現在(1984-2004)
将来(2080-2100)

現在：3パターン
将来：3パターン(RCP2.6)、9パターン(RCP8.5)

NHRCM02
統合プログラム【文科省】

RCP2.65km/2km

力学的

NHRCM02

現在(1980-1999)
将来(2076-2095)

現在：4パターン
将来：4パターン

NHRCM05
創生プログラム【文科省】

RCP8.55km/2km

力学的NHRCM05

現在(1980-1999)
将来(2076-2095)

現在：4パターン
将来：4パターンd4PDF(20km)
創生プログラム【文科省】

RCP8.5相当(4℃上昇)20km

力学的

NHRCM20

現在(1951-2010)
将来(2051-2110)

現在：50パターン
将来：90パターン(6SST×15摂動)

d4PDF(5km,SI-CAT)
SI-CAT【文科省】

RCP8.5相当(4℃上昇)5km

力学的

NHRCM05

現在(1980-2011)
将来(2080-2111)

現在：12パターン
将来：12パターン(6SST×2摂動)

ｄ４PDF(5km,yamada)
SI-CAT【文科省】

RCP8.5相当(4℃上昇)5km

力学的

NHRCM05

現在(1951-2010)
将来(2051-2110)

現在：50パターン
将来：90パターンd2PDF(20km,SI-CAT)
SI-CAT【文科省】

RCP8.5相当(2℃上昇)20km

力学的

NHRCM20

現在(1951-2010)
将来(2031-2090)

現在：50パターン
将来：54パターン(6SST×9摂動)

計算パターン及び公表状況※一部、公開手続き中のものを含む。
※NHRCM02については、複数パターンの計算が行われており、そのうち一部が公開されている（今後、順次公開予定）※現在、d2PDF(20km)の解像度５kmへのダウンスケーリング計算（d2PDF(5km)）が実施中。

2数値予測モデルの格子間隔による再現性の違い○ 日本において災害をもたらす、前線や台風、集中豪雨の規模にはその広がりや現象の寿命が異なる。
○ 予測モデルによって評価できる現象が異なることから、予測モデルの活用範囲を考慮することが必要。
○ 台風や前線性の降雨、集中豪雨を評価するためには、少なくとも5kmの領域解像度が必要。
広がり（規模）○解像度20kmと5kmの違い

大規模

5km

高低気圧

2,000km

梅雨前線
台風

200km
集中豪雨

中規模
20km
積乱雲
2km

20km

寒波

20,000km

雷雨

竜巻
小規模

200m
0.1時間

現象の寿命
1時間

10時間 1日

100時間 1週間

※出典：気象庁,数値予報モデルの種類,
http://www.jma.go.jp/jma/kishou/know/whitep/1-3-4.html

領域解像度

2km5km20km

領域モデル

NHRCM02

NHRCM05

NHRCM20

再現性の高い降雨時間

時間降水量～

時間降水量～

日降水量

局地的な降雨
集中豪雨
前線性の降雨
台風規模の降雨

集中豪雨
前線性の降雨
台風規模の降雨

台風規模の降雨

再現性の高い
気象現象

3

気候変動予測結果を活用した降雨量変化の試算○ 気候変動予測モデルによる、RCP8.5（4℃上昇相当）における気候変動予測結果※1を基に、将来の降雨量変化の試算を実施。
○全世界を対象とした予測結果を基に、日本付近を対象にした高解像度（5kmメッシュ）の解析結果※2を活用することで、地形性の表現が向上するとともに、治水計画で対象とする台風や前線性降雨、集中豪雨等の再現が可能に 。
○また、気候変動予測モデルでは、数千年分の大量データによる気候予測計算※3を実施しており、初めて、災害をもたらすような極端現象の評価が可能に。
気候変動予測モデル
全世界を対象としたモデル（60kmメッシュ）

日本付近を対象としたモデル（20kmメッシュ）

高解像度計算による詳細な降雨の評価
20kmメッシュ

5kmメッシュ

大量データでの計算による極端現象の評価※「地球温暖化対策に資するアンサンブル気候予測データベース」HPより抜粋※1：地球温暖化対策に資するアンサンブル気候予測データベース（d4PDF）のこと。d4PDFとは、
database for policy decision making for future climate changeの略。d4PDFは、文科省・気候変動リスク情報創生プログラムおよびJAMSTEC・地球シミュレータ特別推進課題において作成。
※2：d4PDF（5km）は、東北から九州のエリアはJAMSTECにより、北海道及び九州のエリアは北海道大学により整備された。
※3：将来気候の計算では、4℃上昇した世界をシミュレーションしており、60年間を計算対象期間とし、６種類の将来予測海面水温パターンと、それぞれに１５種類の摂動を考慮。

4

d4PDF(5km,yamada)の再現性（DS前後の比較）○20kmモデルは、降雨強度が強くなるにしたがって、実際の観測よりも過小評価する傾向にある。
○5kmのＤＳモデルは、観測値に近い再現が可能。
石狩川石狩大橋基準地点集水域
DS前(20x20km)

DS前(20x20km)

DS後(5x5km)

DS後(5x5km)

レーダーアメダス解析
雨量(2006-2016年)

レーダーアメダス解析
雨量(2006-2016年)

相対頻度

相対頻度

十勝川帯広基準地点集水域

降雨強度(mm/hr)

降雨強度(mm/hr)

降雨強度(mm/hr)

筑後川荒瀬基準地点集水域
DS前(20x20km)

DS前(20x20km)

DS後(5x5km)

DS後(5x5km)

レーダーアメダス解析
雨量(2006-2016年)

レーダーアメダス解析
雨量(2006-2016年)

相対頻度

相対頻度

常呂川北見基準地点集水域

降雨強度(mm/hr)※レーダーアメダス解析雨量は、北海道エリアでは50mm/h以上、筑後川流域では70mm/h以上の強度の降雨が計算されていない。

5ｄ４ＰＤＦ（5km,SI-CAT）の特徴○SI-CATにおいて、d4PDF（20km）を解像度5kmへ力学的ダウンスケーリング。
○ダウンスケーリングを行うことで、地域スケールの気候変動による影響を評価することが可能。
■解像度20kmを5kmへダウンスケーリング■ダウンスケーリングの条件モデル

非静力学地域気候モデル(JMA-NHRCM)

水平格子間隔5km

初期値・側面境界値

d4PDF20kmRCM

初期時刻

7月24日～翌年8月30日

過去実験年数

372年分（31年×12パターン）将来実験年数

372年分（31年×6SST×2摂動）■地形の再現性

出典：佐々井崇博（東北大学），「SI-CATプロジェクトにおける 力学DSデータセットの構築」をもとに作成

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ｄ４ＰＤＦ（5km,yamada）の特徴
地形や流域の形状をより忠実に反映するため、領域モデル実験(20x20km)をベースに5x5kmへの力学的ダウンスケーリングを実施した。
計算モデル

計算領域1(北海道)

計算領域2(中国, 四国, 九州)

気象研究所非静力学地域気候モデル(Nonhydrostatic Regional Climate Model (NHRCM))

計算領域

水平解像度：5x5km• 計算領域1：142.5E, 42.75Nを中心に東西方向に800km、南北方向に800kmの範囲（北海道）• 計算領域2：130.0E, 31.5Nを中心に東西方向に1000km、南北方向に1000kmの範囲（中国, 四国, 九州）

対象期間※本検討で使用
15日間のダウンスケーリング(15日DS)
領域モデル実験において6月1日から12月1日の間で流域平均降水量が最大となる期間を含む15日間
対象流域： 十勝川、常呂川、石狩川（計算領域1）
筑後川（計算領域2）※ 過去実験3000イベント、2℃上昇実験3240イベ
ント、4℃上昇実験5400イベントの計算を完了済み

1年間を通したダウンスケーリング(通年DS)
7月24日から翌年8月31日までの約1年間※ 演算量が膨大となるため、領域モデル実験において十勝川帯広基準地点集水域および筑後川荒瀬
基準地点集水域での年最大流域平均降水量の大きい事例で計算を実施
計算領域1：過去実験 782年分、4℃上昇実験 869年分
計算領域2：過去実験 610年分、4℃上昇実験 812年分

地球シミュレータ特別推進課題（成果創出課題）、文科省SI-CATの支援を受けて実施

出典：山田委員提供資料

7気候変動に伴う降雨量や洪水発生頻度の変化○２℃上昇した場合の降雨量変化倍率は、３地域で1.15倍、その他12地域で1.1倍、４℃上昇した場合の降雨量変化倍率は３地域で1.4倍、その他12地域で1.2倍と試算。
○４℃上昇時には小流域・短時間降雨で影響が大きいため、別途降雨量変化倍率を設定する。
＜地域区分毎の降雨量変化倍率＞
２℃上昇
地域区分

４℃上昇

（暫定値）

短時間

北海道北部、北海道南部、九州北西部

1.15

1.4

1.5

その他12地域

1.1

1.2

1.3

全国平均

1.1

1.3

1.4

※ ４℃上昇の降雨量変化倍率のうち、短時間とは、降雨継続時間が３時間以上12時間未満のこと＜参考＞降雨量変化倍率をもとに算出した、流量変化倍率と洪水発生頻度の変化
気候変動シナリオ

降雨量

流量

洪水発生頻度

RCP2.6（２℃上昇相当）

約１．１倍

約１．２倍

約２倍

RCP8.5（４℃上昇相当）（ 約１．３倍 ）（ 約１．４倍 ）（ 約４倍 ）

※ 降雨量変化倍率は、20世紀末（過去実験）に対する21世紀末（将来実験）時点の、一級水系の治水計画の目標とする規模（1/100～1/200）の降雨量の変化倍率の平均値※ RCP8.5（4℃上昇相当）時の降雨量変化倍率は、産業革命以前に比べて全球平均温度が4℃上昇した世界をシミュレーションしたｄ4ＰＤＦデータを活用して試算※ 流量変化倍率は、降雨量変化倍率を乗じた降雨より算出した、一級水系の治水計画の目標とする規模（1/100～1/200）の流量の変化倍率の平均値※ 洪水発生頻度の変化倍率は、一級水系の治水計画の目標とする規模（1/100～1/200）の降雨の、現在と将来の発生頻度の変化倍率の平均値（例えば、ある降雨量の発生頻度が現在は1/100として、将来ではその発生頻度が1/50となる場合は、洪水発生頻度の変化倍率は２倍となる）

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