オホーツク海沿岸に設置した 2 台のドップラーレーダによる海氷と雪雲のリアルタイム監視と短時間予測システムの構築
藤 吉康志 1 ， 大井正行 2 ，川 島正行 1 ， 山田芳則 3
1

北海道 大学低 温科学研究 所 、 2 J2Co.,Ltd.、 3 気 象庁気象 研究所

1．はじめに地球温暖化シミュレーションによれば、北海道

2．本システムの特徴と概要のオホーツク海沿岸の冬は、我が国で最も早く温北大・低温研では、C-バンドの流氷レーダ網によるオ暖化の影響が現れる場所である。その理由は海氷

ホーツク海沿岸の流氷観測に代えて、新たに、X-バンドの消滅である。また、オホーツク海の海氷は、北ドップラーレーダを 2005 年 11 月に紋別市郊外の大山に、太平洋の海洋循環や気候に大きな影響を及ぼしてまた 2007 年 12 月に雄武に設置し海氷と雪雲の観測を開いるだけではなく、生物資源や野生動物の生息や始した。図 1 に 2 台のレーダの設置点と、観測範囲を示移動手段としても重要である。そのため、オホーした。旧流氷レーダ 3 台による観測範囲と比較すると、ツク海の海氷量に対しては、平均量を予測する経網走から知床にかけて観測範囲がやや狭くなっている。

験式の作成、客観解析データと海面の熱収支式を世界的にも、流氷が接岸する地域でレーダ監視を行って組み合わせた季節変化の計算、大気－海洋－海氷いる場所は、アラスカのバローを初めとして複数地点存－陸面結合した領域気候モデルによる計算などが在するが、いずれも使用しているレーダは反射強度のみ行われていた。気象庁では、1 週間先までの海氷しか測定できないため、従前の流氷検出の限界を超える変動予報計算を行い、週 2 回、同庁のホームペーものではない。現在、流氷をドップラーレーダで観測しジから計算結果を発信しているが、これでは現場ている、あるいは観測可能なのは、世界で唯一、本シスでの航行や作業の観点からは時間・空間分解能共テムのみである。に粗すぎる。

我々は、現在のオホーツク海域や近い将来樺太近海や実は、海氷流動モデルの時間・空間分解能を現状より

北極海などで重要となる海氷域における船舶の安全航も高めるためには、モデルのスキームを改良する以前に行を実現するために、我が国で唯一海氷が存在するオ致命的な問題があった。それは、モデルによる予測を検ホーツク海沿岸をモデル域として、本ドップラーレーダ証するための、時間・空間分解能の高い海氷分布データシステムを用いた雪雲と海氷のリアルタイムデータをが、オホーツク海沿岸には存在しないことである。静止WEB で 公 開 す る シ ス テ ム を 構 築 し た

衛星や複数の極軌道衛星データを組み合わせて海氷分（http://okh-radar.lowtem.hokudai.ac.jp/）。更に、海氷域の布を作成し、また、衛星で検出した海氷の動きをベクト現況とその短時間予測結果を同時公開することで海氷ル化する研究なども行われてきたが、我々が現在必要と域の航行はもとより、陸路・空路をより安全なものとすしている時間・分解能を満たしていなかった。また、北るために、観測データを受信・加工すると同時にモデル大低温研では、過去 30 年以上にわたって流氷レーダをに組み込んで計算を行い、その結果を WEB 上でほぼリ用いた観測を行ってきたが(Tabata, 1972; Aota, 1999)、老アルタイムに公開するシステムもほぼ完成した。

朽化によって廃局となった。これらはデジタルデータでこれまでも、海氷流動の短時間予測への期待は、漁業はなかったため、流氷域を画像データとして海上保安庁関係者からは強く出されていたが、モデルと観測の両面に高々1 日に数回提供するのみであった。

から実力不足であった。しかし、オホーツク海沿岸の気24

象・海象の連続的かつ定量的な観測を行う体制が整った

図 2 左：陸から海に向かって伸びる雪雲のレーダこと、リアルタイムデータの同化も高速で行えるほどモエコー（高度 400m）と、右：左図の赤枠で囲っデル研究が円熟し、コンピューターの性能も高まったこた領域内の絶対風速と流線。とで、ようやく本システムの構築が可能となった。

4．海氷検出と海氷移動ベクトルの正確な導出アル

また、2012 年 12 月から紋別の大山にあるオホーツクゴリズムの作成

スカイタワーに、広角レンズをとりつけた高感度の 1 眼

海氷の実況と予測は、冬季のオホーツク海の船レフカメラを設置し、オホーツク海を眺望する画像の公の航行に極めて重要な情報である。雪雲と違って開 を 開 始 し た （（ http://okh-radar.lowtem.hokudai.ac.

海氷の動きは遅いが、本レーダーシステムで十分jp/CAM）。

検出可能である。そこで、エコー強度、ドップラー速度、ドップラー速度幅という我々のシステムで３．オホーツク海沿岸に発生するダシ風の検出のみ得られるデータから海氷域のみを抽出するア

世界各地にダシ風と呼ばれる、陸から海に向かルゴリズムを完成させた（Fujiyoshi et al., 2012）。

う強風が吹く場所がある。北海道でも、日高しもこの新しい海氷検出法によって降雪時や強風時に風、羅臼や寿都ダシ風などが有名である。この強発生するシークラッターなど、様々な気象条件下風域は冬季の陸上交通にとって大きな障害となるでも確実に海氷域を検出することが可能となったが、強風域が海上であるため、その 3 次元構造や（図 3）。

出現特性を調べた研究は極めて少ない。本観測システムは、少なくとも我が国では唯一ダシ風を長期にわたって観測可能である。
図 2 は、2010 年 2 月 20 日の事例であり、この場所（枝幸町風烈布）では、風速 30m/s 近い強風帯が谷筋を川に沿って吹き抜けていた。強風帯は、高さ幅とも約 1 ㎞であり、海岸から沖合約 40 ㎞まで吹き出していた。筋状エコーは、初めはこの強流氷域
流氷域風軸に沿って形成されていたが、その後、北から南下してきたメソーフロントと地形性の強風との間の強い収束で急速に発達し、フロントの南下と共に移動しながら弱まった。このような、フロントの通過と地形性の風との収束で発生・強化され

図 3 レーダ反射強度のみではシークラッターが邪たバンド状エコーは日本各地で発生し、諫早バン魔をするため海氷域の判別が困難である

ド・長崎バンド・淀川チャンネルのような豪雨機（上図）．一方、速度幅を用いることで、構の解明にも適用可能と考えている。

海氷域が明瞭に判別できる（下図）．
本システムでは、海岸から沖合 60 ㎞までの海氷の水平分布を 6 分毎に観測しており、これを動画化することで、海氷の移動を可視化できる。しかし、海氷の短時間予報を行うためには、少なくとも海氷の移動ベクトルを定量化する必要がある。
これまでは、面相関法のみで移動ベクトルを作成していたが（例えば、Kimura,2005）、丸い円盤が25

同じ場所で回転するような場合にはこの方法では沿岸域の海上交通が盛んになることが予測されて検出できないなど、手法自体に限界があることと、いる。流氷期の物資輸送のリスクやコストは流氷

その精度の検証がこれまでは行われてこなかった。のために高くなりやすく、流氷情報網の構築によ

そこで、面相関法で求めた海氷の移動ベクトルかりこれらの軽減を図ることができる。漁業では流と実測した海氷のドップラー速度データを組み合

氷期の始まり終わりの海産物は付加価値が高いた

わせた海氷の流動ベクトルの作成アルゴリズムをめに操業を行なっているが、流氷を絶えず監視（目完成させた (図 4)。これにより、毎秒数 10 ㎝

程視できる範囲に限られる）しての活動となる。レー度の精度の高い海氷の移動ベクトルの作成が可能

ダによる広範囲な流氷分布や移動を把握できることなった。とにより安全かつ効率的な操業が可能となる。

これらの新しい海氷の検出法と移動ベクトルのまた、北極海の流氷が激減している現在、北極作成法は、北極航路が現実となった段階では航路海の航路開拓や資源開発が世界的に検討されつつの安全確保と航路予測に大いに役立つであろう。

ある。そのため、流氷域の安全・安心な航海や操業のための流氷検出技術およびその分布や移動に関する予報技術、さらにこれらの適切で分かりやすい情報発信は喫緊の課題となっている。このよ
うに、オホーツク海沿岸の流氷分布の高精度・短時間かつ信頼度の高い情報を提供する本システムは、まさに、流氷が接岸する南限の北海道のみで試行が可能であり、本地域の経済活動・船舶の航行に多大な貢献をすると共に、北極海での応用展開という将来展望も有している。
謝辞本システムの設置・維持に際しては、紋別市および興部町、北海道網走土木現業所興部出張所、本図 4 (a) 海氷のレーダ反射強度画像（2010 年 2 月

研究所の技術部の皆さんに大変お世話になりまし

14 日 5 時 04 分）、(b) 面相関法から計算した。また、レーダエコーの解析にあたっては、研た海氷移動ベクトルとドップラー速度、(c)究室に在学した多くの大学院生（特に、上庄拓哉、海氷内の相対移動ベクトル（平均移動ベク

大角光司、伊藤トルかからの偏差）、(d) 実測したドップただきました。記して感謝致します。

ラー速度。

諒、向笠康二郎）に貢献してい

引

5．まとめ

用

文

献

Aota, M., 1999: Long-term tendencies of sea ice

北海道オホーツク沿岸海域では流氷期においてconcentration and air temperature in the Okhotsk

も流氷観光、海上輸送および漁業の経済活動が営

Sea coast of Hokkaido. PICES Sci. Rep., 12, 1-2.

まれている。流氷観光では絶えず分布域が移動すFujiyoshi, Y., K. Osumi, M. Ohi, and Y. Yamada,

る流氷を観光船で追いかける必要があり、限られ2012: Sea ice identification and derivation of its

た航行時間で効率的に運行するためには高精度なvelocity fields by X-band Doppler radar. J. Atmos.

流氷移動予測の情報が必要としている。海上輸送

Ocean. Tech. (submitted)

では資材や水産物の輸送に加え、オホーツク海のKimura, N., 2005: Sea ice motion derived from

石油・天然ガスプラントからの通年供給が始まり、images by Aqua/AMSR-E. Proc. 28th Symp. on26Polar Meteorology and Glaciology, National Inst.

observations in Hokkaido, In: T. Karlsson (ed.),Polar Res., Tokyo, 30 Nov.-1Dec., pp.53.

Sea ice: Proc. International Conference (pp. 67-71).

Tabata, T., 1972: Radar network for drift ice

National Research Council, Reykjavik.

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