国立防災科学技術セソター研究報告第24号

1980年10月

551，515．4：551，528．7：551，501．8（521．2）

昭和51年5月17日の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度
八

木

鶴

平＊

国立防災科学技術セソター

Ra．dar−Echo

Structureaand

Hai1storm

Ref1ectivity

ofof17May1976

By

Ts㎜mheiYagi

Nα〃o〃〃地∫鮒肋C刎チθグ〃1）ゴ8α3伽P閉θ励o〃，∫ψ伽Abstract
Seriousnorthem

order

on

Kanto

to

the

hail

district．In

focus

groundastheinappearedatHighlands

werere▽ealedfrommorning，before

and

to

the

the

strong

Ashio
and

and

formededge．The

an

echo

array

band

at

the
the

convective

regions

in

with

the

newly

the

most

of

at

Prefecture．The
developed
ten

storm
cells

relatively

intensiYe

individua1cel1s

survivedmajority

over2hrti1l

thepassageofband−likeGunma

detected

network，and

1445and1515，respectively．The
the

the

of

after1700andthendecayedhailstorm，convective

in

area

manifested

theband．Theonechoesevident1y

theechoesaccompanied

the

based

analysis．

front，convective

ce1ls，hailfalls

lastedhai1padhail

togetherconsistedofinnetwork

coldorganized，so

some

were

the

High1ands．Shell−shaped

well

part

obser▽edabout1to2cm

hai1padofGunma

northern

Prefecture．After

Hailfalls

andpassage

described

themountainousatno1onger

radar

the

is

to

westemechoesandthehailstorm

structure

the

over

eastward

nothemstorm

intensive

appearedthetheday．Around1330JST，othermigrated

than60minband−likeof

on17May1976in

this

echoesatoccurredonechoesstorm

property

paper，are1ationreIatively

thepresent

andtheinstability

cel1s．Among

crops

on

Mt・Haruna

the

to

the

attentionLateatmosphericdamagelongerinTochigi

activities

were

Prefecture．
in

Gunma

the

town，Niisato

occurrence

diameters

sizes

of

of

dents

village

times

the

and

Ohta

were

reportedly

hai1stones

were

produced

in

the

city

accordingaroundestimatedaluminum

foils

1425．

to

be

of

the

hailpads．

The

storm

hai1fa1l

ce11with

the

in

Gunma

town

maximum．radarwasevidently

broughtonbyref1ectivityof57dBzasseen＊第1研究部異常気候防災研究室

一15一

the

northernmost

in

the

PPI

国立防災科学技術セソター研究報告
echo

structure，and

maximum

hailfa11whichfurther

event．The

hail

of52dBz

hail

area

on

of57dBzasseen

struckdeveloped

cell

the

ref1ectivity

area

at

Niisato

north
on

to

groundmaximum．The

groundlaid

theverticalinvi1lageadjacent
the

the

was

broughttheformerexperienced

high

第24号

1980年10月

under

the

on

by

storm

cen

newly

the

hai1

the

directoverheadpassagereflectivity

shaft

in

the

verticalthirdhailfa1l

wasnoticedoverthehai1area．Ohta

city

had

the

area

the

city

was

with

the

positioncenthe

hai1timetheremarkab1e

wasalmostsectionshaft

apparently

the

of

model

These
Japan

in

Yagi

and

the

parallelinc1ined

Browning

etobservational
additiontotheagainsthail

thea57dBz

shaft
to

to

the

the

of

radar
the

ref1ectivity

intensity

directionoffront．This

of

this

storm
on

third

this
storm

maximum，and1ay

at

the

structurefacts，whichhave

preliminary

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hai1storm

is

very

documented

for

the

a

of

g

hailstormbesignificant

basic

damaging

haiIstorms

and，possibly，for

suppression

the

at

of57dBz

movement

vertical

of

of

and

the

simi1artoa1．（1976）．

Seino，1976），would

forecastofhavinghail

coincident

thebeforehail

atcell．Thethethe

day−The

under

with

of

cel1only15min

structureinhai1shaftsectionexperiments

in

data

for

the

watch

a

first

time

in

June1975（Omoto，
andshort・time

futureperformance

Japan．

1．まえがきHai1storm（あるいは降ひょうを伴ったsevere

storm）の構造は，主として気象レーダーによる膨大な観測資料をもとに，米国（At1as，1963；Newton，1967）や，カナダ（Hitschfe1d，1971），ソ連（Su1akve1idze勿α1．，1967）等の国で詳細な解析が行なわれてきた．これらの研究での重要な関心の一つは積乱雲あるいは積乱雲群におけるひょうの存在領域の同定であった．近年の観測・解析研究によると，SeVere

StOrmの型によらず，地上の降ひょうは，

一般に，最大レーダー反射強度の軸，あるいはhai1shaftと呼ぱれる雲中の領域の直下に生起している．たとえぱ，BrowningandFoote（1976）によれぼ，米国コロラド州で観測されたsuperce11storm（単一超細胞ストーム）の平均流入気流方向で切った垂直断面構造において，hai1cascade＊がweakecho

vau1t＊＊に隣接した反射強度の高い領域に存在することが報告されている．また，Browning勿α1、（1976）による，同じくコロラド州のmu1tice11

storm（多細胞ストーム）の概念模型図では，地上の降ひょう域は50dBzの最大反射強度の軸の直下に位置することが示されている．

わが国においては，hai1stormの詳細なレーダー気象学的研究がほとんど実施されていな
かったが，国立防災科学技術セソターにおいて，初めて，レーダーによる観測研究が昭和46年度に開始された．観測対象地域は群馬県を主とする北関東で，Omoto（1967）によれば北
関東は目本における暖侯期の降ひょう頻度の最も高い地域である．また，このレーダー観測＊ひょうが滝のように落ちる領域の意＊＊丸天井状を呈したレーダー反射強度の弱い領域の意

一16一

昭和51年5月17日の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木は，降ひょう記録計網による降ひょう分布観測と連携して行なわれた．その結果，詳細なレーダー資料と地上の降ひょう域の資料を比較対照させることが可能になった．昭和50年6月9日のhai1stormの予備的解析では，降ひょう記録計網で検出された地上の降ひょう域をレーダーでみた垂直断面構造におげるhai1s

haftが通過したことが明らかにされた（小元・八木・清野，1976）．この時の上空の最大レーダー反射強度は57dBzに達した．

本研究は，地上の降ひょう域の頭上を通過するhai1stormのレーダーエコー構造と反射強度を昭和51年5月17日の事例解析について明らかにする．この目は，北関東一円に農作物や施設に対するひょう害が発生した．国立防災科学技術セソターのレーダーおよび降ひょう記
録計網は群馬県の降ひょうを成功裏に．観測・記録した．群馬県によると同県のひょう害の被害額は1億3千万円であった．

2．観測方法2．1

レーダー観測観測に使用した車載式レーダーの設置点は，群馬県藤岡市の小高い丘の上で，図1に示す
ように群馬県と栃木県および崎玉県北部を主たる観測範囲としている．レーダーの尖頭出力は40kw，波長3．2cm，ビーム幅は2度である．距離60kmまで等エコー演算回路を通して
レーダー反射強度を測定できる．白動パルスカメラによる

4

㌧
一

100kn
、
、

！

串

φ

50

TOCHIG工

1

1

GUNMA

。5

鰍

撮影で20秒あるいは30秒に1回のPPI通常ニコーを記録し，原則として10分ごとに等エコー測定を行なった．また必要に応じ，特定エコーの垂直構造も観測Lた．

図1の斜線を施した部分は

標高1，000m以上の山岳地帯である．南東から西にかけて、

一〇｝0の扇形の領域は，レーダー近傍の徴地形による死角であ一、

る．国立防災科学技術セソタ、

ーの設置した藤岡レーダー

図1 レーダー観測点および地形図
Fig．1

Radar

site

mountainous

and

topography

regionsinradar

over1000m

coverage；

above

mean

sea1eve1arehatched．SectorinSEtoWis
dead

angle

from

radar．

一17一は，関東平野北西部の山岳地帯で発生し，通常東から南東にかけて進むhai1stormある国立防災科学技術セソター研究報告第24号

1980年10月

いは雷雨（八木・清野・小元，1976b；八木，1979）を比較的近い距離から観測することができる（たとえぼ，八木・清野・小元（1976a））．

2．2降ひょう記録計網
降ひょうは非常に局地的な現象であるため，観測点は可能な限り密に展開する必要があ
る．国立防災科学技術セソターの降ひょう記録計網は，昭和46年に群馬県内に設置された時は約1，600km2に100台であったが，昭和49年に埼玉県北部にも設置し，昭和51年には総数260台に達した．図11は昭和51年の配置図である．観測点は一様に展開せず，伊勢崎市から崎玉県北部にかけて特に密度を高めてある．この地域の観測点の展開密度は平均2km2に1個所である．その他の地域は5から8km2に1個所である．前者では降ひょう強度の分布がかなり良くわかり，後者では降ひょう範囲をほぽ正確に決めることができる（小元・八木・清野・米谷，1978）．

この観測には非常に多くの記録計が必要であるため，安価で取扱いの容易なものであることが望しい。観測は主に農家に依頼された．使用した降ひょう記録計は，発泡スチロール板の上に置かれた露出面積500cm2，厚さ0．12mmのアルミ箔とこれらを固定する金属枠および地面に立てるための約1mの支柱よりなる．ひょうが降るとアルミ箔に多数の凹みが出来る．この凹みの大きさからひょうの粒径が，あらかじめ実験的に決めた検定曲線により求められる（清野，1978）．

3．気象状況
昭和51年5月17目，09時および21時の地上天気図を図2と図3に示す．09時に日本海北部
L

／二∴

1。岩。

一1。・

蜘［

仰

／、
l

グ

H／

、。，。

＼
L嚇

io6．L■

「L繭
㌧

＼

皿。。

彰

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㌧。，、一■

ノ

17Moy1976

0900

17Mαy1976

図2昭和51年5月17日午命9時の地上天気
図
Fi＆2

Surface

map，0900JST，17May1976．

2100

図3昭和51年5月17日午後9時の地上天気
図
Fi臥3

一18一

Surfacemap，2100JST，ユ7May1976、

昭和51年5月17日の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木

、

、、一35
／

−30一

一25

＼
＼

＼：ll＝ニニ2コ
＼．

＼

＼

＼＼＼

1
、

㎞

＼

＼、

＼

0900
17Moy1976

−15

！

㌧

／

／
15709
＜＼

一丁一一一一→一一一一」一一一一」一一一一

l

O

／

図5昭和51年5月17目午前9時の館野の、一一5＼∠500mb
図4

Fig．4

2100

17Moy1976

温度と湿度のプロファイル
Fig．5Temperature and humidity sound−

昭和51年5月17日午後9時のings

500mb高層天気図

May1976．1

500mb

wet−adiabatsMaymap，2100JST，17

1976．

at

Tateno，

0900

d

are

andrw
for

JST，17dry−and300oK，respec−tively．

SSI

isstability

index

and

perature

at500mb．

theShowalter

T500istem−にあった低気圧から日本列島西岸沖を南南西に伸びた寒冷前線は，目中低気圧の移動に伴って列島を横断し，21時には太平洋岸に達した．図4は21時の500mb高層天気図で，実線は等高度線，破線は等温線である．関東以北が寒冷な気圧の谷の影響下にあることを示している．図5は館野の気温と相対湿度の09時の高層観測値である．rdとrwは，それぞれ気温の乾燥断熱減率および湿潤断熱減率の曲線（300呪）を示す．850mb層の気塊を断熱的に500mbまで上昇させて得た気温を，500mb層の気温から引いた数値であるショワルター安定指数（SSI）は一1．O，また，500mb層の気温（T500）は一12．3℃であった．したがって大気はこの目午前中すでに不安定であった．また館野の午前9時の高層観測におげるSSIお
よびT500にもとづいた小元・米谷（1976）の降ひょう予報法によると，この目は関東地方に降ひょうを伴う雷雨が発生する可能性の大きいことが予想されたことになる．

4．対流活動4．1

日変化の概要昭和51年5月17目，午前中遅くから，前線通過に先立って，榛名山と足尾山地に根を持つ
対流性エコーが連続して発生した．足尾山地のいくつかのエコーはそれぞれ，西側に新しいセルが発生し全体としてほとんど移動しない貝殻状エコーであった．榛名山の弱い対流性エ
コーは13時過ぎまで，また足尾山地の貝殻状エコーは15時過ぎまで活動した．それぞれ熱雷であると考えられる．一方，13時30分頃，西部山岳地帯で発生したいくつかの強い対流性土一19一

国立防災科学技術セソター研究報告第24号

1980年10月

コーは，東進し平野部に至る

MαylZ1976い）にしたがって，おおむね南北

（2〕

＼

よ

に並んだ約80kmの長さに及ぶ顕著な線状ニコーに編成さ

1155

60km

れた．これは寒冷前線の通過＼られる．この線状エコーは、Mt，No［tOi8に一よる熱的界雷であると考え糸ω

栃木県に至り17時過ぎまで持｛5〕続した．その後，線状エコー

づの後方には対流活動はなかっ
た．

4．2榛名山の対流性エコー
当目のレーダー観測は午前9時より始めた．11時10分に

＿ミ、〃
、川川

。ざ．

Mt・H？「uno（4〕←R已fe・・n・・poin七〇ftim・changeexpre畠sion

Rodαr

1240

（5〕

、

ふ＼

ヰo

一時運転を休止するまで125｛6〕kmの最大レソジ内にエコー

Ec

ho

No．

、、

は無かった．11時52分に再開

Lた時，榛名山のグラソドェ

1フ〕、．。

コーと赤域山のグラソドエコ

ーの問に対流性エコーがあっ＼た．図6の左図の（1）と（2）であ厨る．この図は，11時55分から

13時10分までの5分問隔の

1310

図6

PPIエコーパターソのうち榛名山東麓の対流性エコーにつMq＾．dio．

」ife−ime

19km

（1l

mi［）

）

2
3
4

14

い8

6

18
32

・

17

6

7

7

11

15

38
14
18

榛名山の対流性エコーの5分毎の時間変化（左図）と12時40分のレーダーエコー分布（右上図，男体山の南のかきの貝殻状あるいは扇形のエコーは足尾山地の対流性エコー）および榛名山の対流性エコーの最大長径と寿命の表（左下）いてのみ，図面の上方から下方へ時間を追って等間隔にづ

Fig．6

5min

at

interval time change of convectiYe echoes
Mt．Haruna，with a table of their maximum

diameter

and

life

time．

らせて描いたものである．横棒は各時刻のエコーに対する右上図に示した基準点の位置を表わし，11時55分と13時10分だ
け添え字で示してある．各エコーセルは発生順に括孤書きの番号で示し，また発生順に点彩と白抜きで交互に区別すると共に実線で結んで同一エコーセルの5分ごとの時間変化であることを明らかにLた．11時52分の観測再開後，7つの対流性エコーが榛名山東麓で次々と発生し，それぞれほぼ赤城山の方へ向って移動し赤城山で消減した．エコーの大きさは，図6の右下の表に示したように，大体10km前後で，寿命は20分から30分代であった．不安定な一20一

昭和51年5月17目の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木

大気成層で起る典型的な対流
1が対流活動の引金としての役を果したと思われるが，個々⑤

お性のエコーである．榛名山塊

1225

1355

の対流が組織化して持続する

ゆ

1400

θ

・噌

ことなく，通常の積雲対流の平均的な寿命で終っている．

・乞図6の右上の図は12時40分の

891

エコーバターソである．この時刻では，対流性エコー（5）が発生して10数分後で，おおむ

川
5

「300

U

ね東進し榛名山から数kmの、一1〃位置にある，エコー（4）が発生

後30分ぐらいで赤城山の西麓

13

⑤

＼

に達し，消減しつつある．ま㍗

敏』

た目光男体山の南の足尾山地

いにはやや大きい別の対流性エ
1500とコーがある．斜線の問の数字

1舳4

は，やはり発生順に付したセルの番号である．次の節でこ30kmの対流性エコーについて述べる．

した対流性エコーの履歴であlZ1976

図7

足尾山地の対流性エコー（ストーム系）の5分毎の時

Fi9．7

問変化
5min interva1time change of convective echoes
over the Ashio Highlands including two shell−

4．3足尾山地の対流性エコ

図7は当日足尾山地に出現

Mαy

1350

shaped

storm

cells

from／1／to／6／and

system（oneconsisting

of

the

consistingotherindividualof

ce11s／8／，／9／，／11／and／12／）．

る．図の表現は図6の左図と同じく基準点の位置を上方から下方に等問隔にずらせて描いてあり，個々の対流セルは実線で結んである．時刻は榛名山の対流性エコーより遅く，12時25分から15時05分であった．

足尾山地の対流性エコーの特徴は，図7に明らかなように，いくつかの対流セルが一つのストーム系を構成していたことである．すなわち，セル／1／から／6／は一つの牡蠣（かき）の貝

殻状あるいは扇形のストーム系のそれぞれ一部のセルであった．最初セル／1／が12時25分に現われ，次にその西側に接っするようにセル／2／が出現した．セル／3／が現われた後，数分で最初に現われた古いセル／1／は東北東進しつつ消減した．セル／4／が現われた時，このストー

一21一

国立防災科学技術セソター研究報告第24号

1980年10月

ム系を構成するセルは西側から／4／と／3／，／2／の三つで，同じ

ユ三〔hOト1O．

NHN．一i＾．

ユ

k

1一ユfO

tj川O

ユO川in

l・1

くセル／5／が出現した時は，／5／

lr』
1と／4／，／3／，／2／の四つであっ・1
1δ

た．このように新しいセルは常

り

5I

h』
μ

s

に貝殻状をしたストーム系の要lの部分あるいは最も西側の部分を構成し，古いセルは東北東へ

l〕

l1

11
1二
15

二罧

1S
lり

移動しながら消減するという過程を繰返した．最後のセル／6／が消減したのは，すなわちこの

図8

Fig．8

足尾山地の対流性エコー（対流セル）の発現地点の分布（左図）と最大長径および寿命の表（右）Distributionofgenerating

pointsofAshio

ストーム系全体が消減したのはconvective echoes，with a table of maximum
diameter and1ife time （points of a shell−

14時35分で，ストーム系として

shapedstorm

systemmakinga

group

togeth−er）．

の寿命は2時問10分に及んだ．

また個々のセルは東に移動しているが，新しいセルが西側に現われるためストーム系としては最後のセル／6／が出現するまでほとんど移動していない．このストーム系を第1のストー
ム系とすると，セル／8／と／9／，／11／，／12／で構成する第2のストーム系が14時15分から15時00分まで，すなわち45分問持続した．足尾山地の対流セルは全部で13個であったが，第！および第2のストーム系を構成したセル以外のセル／7／と／10／，／13／は榛名山の対流性エコーと同じく，それぞれ組織的でない単一の対流性エコーであった．

このことは図8の左図に示したそれぞれのセルの最初のエコーの出現地点の分布でも明らかである．第1のストーム系および第2のストー

1500

ム系はそれぞれ別個に出現地点が数km以内に集TATENO中しているが，セル／7／と／10／と／13／の出現地点

300mb

はそれぞれいずれにも属していない．

図8の右表に個々の対流セルの大きさと寿命を示した．第1のストーム系は系として2時間10分の寿命を保ったが，構成する個々のセルの寿命は

30mls

270o

1時問に達していない．また系とLての最盛規模

は長径で30kmを越したが，個々のセルでは10235013mls

数kmであった．第2のストーム系は系としても個々のセルとしても，大きさと寿命において小さく，あるいはストーム系と呼称するに値しないかも
知れない．

一22一

図9

昭和51年5月17日午後3時の館野の高層風ホドグラフと平均風ベクトル

Fi9

9 UpPer winds and mean wind at
Tateno，1500JST，17May1976．

昭和51年5月17目の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木

通常の積雲対流の規模と寿命を越える，貝殻状あるいは扇形をした組織的なストーム系は経験的にしばしば足尾山地に現われるが，群馬県北部の山問部にも観測される（小元・八木・清野，1976）．地形的に現われ易い条件があるかどうかは，この型のストーム系の発生機構と関係する問題として興味が持たれる．図9は館野の15時の高層風観測によるホドグラ

フである．丸印は900mbから300mbまでの50mbごとの各高度の風である．これらをベクトル平均したものが矢印で対流層の平均風を表わし，13m／sで235。からの風であった．

したがって，第1のストーム系において新しい対流セルが形成された貝殻状あるいは扇形の要の部分はこの平均風に関して風上側に位置し，かつ系を構成した個々の対流セルはおおむ
ね平均風により移流したことになる．ただし，前述のように，系としては風上で新しい対流
セルが生れ，風下で減衰し消滅したため見かげ上ほとんど移動していない．

最後に，榛名山および足尾山地での対流性エコーは同一気団内での大気成層の不安定による，いわゆる熱雷に相当する．前章で述べたように，当日は午前9時の館野の高層観測資料
では大気は非常に不安定であった．このため午前中にすでに榛名山で対流活動が始まり，午後早くには足尾山地で組織的な雷雨が発生した．このような大気の状態において，寒冷前線
が関東地方を通過し，より活発な対流始動が起った．降ひょうを伴った熱的界雷である．次節でこのhai1stormについて述べる．
4．4降ひょうを伴った線状雷雨エコー
13時30分頃，群馬県と長野県の県境の山岳地帯にいくつかの対流性エコーが発生した．これらのエコーは東に移動し，新しく発生した対流性エコーと共にほぼ南北に列をなした線状

エコーを形成した．幅十数km，長さ八十数kmの規模であった．図10にそのレーダーで見た構造の時問変化を示す．最初期および減衰期は含んでいない．図の表現法は基本的には榛名山エコーの図6と足尾山地エコーの図7と同じであるが，黒丸印で表わしたレーダーの位
置をほぽ東西（104。の方向）にづらせて描いてある．この方向は線状に列をなしたエコーの走向と直角をなす．それぞれのエコー構造図に付した数字は時刻である．上段の最も左の13時51分の図に，代表Lて，レーダーの死角，スケールおよび北の方向を示した．エコー構造

はレーダー反射強度で23dBz（等エコーレベル1）と42dBz（同5）の等値線のみで図示した．15時43分以降のエコー構造において点線で示した輪郭は，反射強度の測定がレーダーの性能上60km以内に制限されるため，距離補正のない通常エコーで補足したものである。
線状手コーを構成した対流セルは，詳細な解析によると，10個に及んだ．このうち，ほとんどの対流セルは60分を越える寿命を保ち，中には2時問以上のものもあった．系としては，17時00分過ぎに栃木県に至って消減するまで約3時問半の長寿を保持Lた．比較的長く持続したのは線状をなした系の北の部分に在った対流セルで，またこれらは南のものより激しい対流活動を行ない，降ひ上うを伴った．図10で細い実線で結び，発生順に番号を付Lた
対流セル〔1〕Iと〔2〕と〔3〕である．セル〔1〕とセル〔2〕は13時30分に発生し，系の消一23一

国立防災科学技術セソター研究報告第24号

1980年10月

MαylZ1976
1351

1445

14η

1415

4r一

一

Ω＿＿一

■り

㌧、唯＼匁＼

＼
竹・

凸ム
1526

．

一

一協一＿＿＿も＿、て、 甲・ll［・〕一星』砧・1・1

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図10降ひょうを伴った線状雷雨エコーの時間変化
Fi㌫10

Configurations

tocontours

hail

area

of

ban吐1ike

are23dBz

hailstorm．Attenuationand42dBz．Storm

around1425JST，storm

around1445and storm
reSpeCtively．

ce11〔3〕didcel1〔2〕did

Ohta

leve1sce11〔1〕bombed
Niisatocity

corresponding

Gunma

villagehai1area

hail

town
area

around1515，

滅まで生残っ牟、セル〔3〕は14時25分に初期エコーが現われ，16時過ぎまで持続した．最も短命であったのは，14時23分頃発生L15時03分に消減した，系の最南部にあった対流セルである．

線状エコーの移動方向を系の走向と直角にとると，283。で，移動速度は36km／h（10m／s）であった．この移動方向は図9に示Lた対流層の平均風より南に偏り，速度は平均風より遅し・．

この降ひょうを伴った線状雷雨エコーが通過した後，その後方にあたる群馬県内には対流
活動はもはや認められなかった．

5．降ひょう記録計網により観測された降ひょう域
国立防災科学技術セソターの降ひょう記録計網で観測された当日の降ひょう域は，群馬県
群馬町，新里村および太田市である．図11で丸印をほどこした観測点において降ひょうの痕跡が認められた．痕跡からひょうの大きさは約1cmから2cmと推定された．降ひょう時刻
は群馬町において14時25分頃，新里村において14時45分頃，太田市では15時15分頃と報告された．降ひょう継続時問は数分から5分前後の報告が多かった．粒径に関する報告の表現は
小豆大，大豆大，そら豆大あるいは梅干大が多く，いずれの観測点も強い雨と一諸に降ったとある．図で明らかなように，3個所の降ひょう域のうち，新里村と太田市は降ひょう記録

一24一

昭和51年5月17日の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木＿．．1箏∵．

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図11降ひょう記録計網と昭和51年5月17目の降ひょう域（丸で囲った観測点
で降ひょうを検出）
Fig．110bservation

pointswhich

detectedhail（encircled）．

計網の東端にかかり，降ひょう域の東側の境界は決められないが，前述のひょうの大きさおよび継続時問の情報から察してそれほど東へ降ひょう域が伸長していたとは思われない．したがって次章のレーダーエコーとの対比においては，図11の降ひょうを記録した観測点を囲む領域を降ひょう域とLて取扱った．
6．

レーダーエコー構造と降ひょう域

6．1群馬町の降ひょう
図12は群馬町に降ひょうのあった時刻のレーダーエコー構造を示す．左図がPPIニコー

で，図中レーダーから英字bの方向の垂直断面が右図である．いずれにも降ひょう記録計網による地上の降ひょう域を点彩で示した．エコーの時刻はそれぞれ図の上部に示した．垂直

断面図の等値線に付した等エコーレベル1，3，5，7，8はレーダー反射強度で，それぞれ23，33，42，52，57dBzに相当する．左図のPPIエコーの等値線には等エコーレベルの数
字は付していないが，レベルの階級は右図と同じである．群馬町の降ひょうは14時25分前後と報告されたが，この時刻にちょうど線状雷雨エコーの対流セル〔1〕が降ひょう域と重なる位置にある．この対流セルの中心の最大反射強度は57dBzである．レーダー観測の実施中はレーダー情報だけでは現在ひょうが地上で降っているかどうかは分らない．しかL過去の降ひょう事例の解析の結果，等エコーレベルで7（42dBz）以上，時には5（33dBz）でも降ひょ

一25一

国立防災科学技術セソター研究報告

うの可能性があることが経験

第24号

1426

1980年10月

1429

MαylZ1976

的にわかっているので，降ひょうのあることが不安定な大気成層から予想される日に4は，反射強度の大きい対流性

エコーの最大反射強度の部分

Rodor
15km

5

10

15km

を含む垂直断面を測定するよ図12群馬町の降ひょう時のレーダーエコー構造

うにしてきた．そうすること

Fig．12により，結果的に数少ない降Radar−echostructureandhai1areaonthegroundat Gunma town on17May1976．Iso−1eve17and
8correspondto52dBzand57dBz，respectively．A

ひょう時のレーダーエコー構

specified造を観測する機会に恵まれ

storm

cell

as

seen

in

remarkable

high

radar

groundる．本論文の事例はこのよう

over

the

area

as

passed

PPI

seen

over

hai1areapattern（1eft）

reflectivity
invertical

on

shaft

the

and

a

existedsection（right）．

な観測の成果である．図12の垂直構造では，

エコー頂高度が約9kmに達し，地上の降ひょう域の上空には顕著たhai1

shaftが存在した． 地上付近に最大反射強度57dBzの領域が見られた．この垂直構造は降ひょうを伴った対流セル〔1〕の進行方向とξまぼ直角の断面である．

6．2

新里村の降ひょう群馬町に降ひょうがあって約20分後，その降ひょう域の東北東約20kmに別の降ひょうがあったことが降ひょう記録計網より検出された．図13に降ひょう時刻のレーダーエコー構造を示す。左図でエコーの西側（エコーの後カ）の点彩領域は群馬町の降ひょう域，エコーの最北端の対流セルと重複した点彩領域が新里村の降ひょう域である．図10に示した線状雷雨
エコーの時問変化で明らかなように，この対流セル〔3〕は群馬町の降ひょう時刻にはまだレーダーに現われていない．初期エコーが群馬町に降ひょうをもたらLた対流セル〔1〕の北側に接して現われたのは，新里村の降ひょう時刻のわずか約15分前にすぎない．その初期エコーが急速に発達して新里村に降ひょうをもたらした．English（1966．1973）はかなりの大14441），αy17．1976

1448

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30krn

図13新里村の降ひょう時のレーダーエコー構造
Fig，13Same

as

Fig．12，but

for

Niisato一26一villagehail

event．

、

昭和51年5月17目の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木

きさのひょうがおよそ10から20分の一回の上昇下降運動にょり成長しうることを数値実験で示した．したがってレーダーに最初の対流セルカ1出現してから地上で最初の降ひょうが報告されるまでの時問のづれは15分ないL25分より短かいことが時には有りうるとしている．新里村の降ひょうはこのことを裏づけるものであろう．

対流セル〔3〕の降ひょう時刻の最大反射強度は52dBzであることが左図のPPIエコー構
造からわかる．この後この対流セルは反射強度はやや弱く（33〜42dBz）なったが長寿を保った．PPI図の英字bの方向の垂直断面が右図である．エコー頂高度は11km強に及んでいた．地上の降ひょう域の上空にやや複雑ではあるがレーダー反射強度の高い領域が連なっていた．高度5から6kmに最大反射強度52dBz，が存在した．
6．3太田市の降ひょう
さらに30分後，太田市に第3の降ひょうがあった．新里村の降ひょう域の南東約20kmである．図14にこの降ひょう時刻のレーダーエコー構造を示す1エコー後方の2つの点彩領域
が西から群馬町と新里村の降ひょう域である．第3の降ひょう域と重複した対流セルは，図10で示したセル〔2〕である．線状エコーの北から3番目の対流セルになる．PPIエコー構造では57dBzの最大反射強度の領域が測定された．この領域を含む英字bの方向の断面が右図である．この方向はおおむね進行方向に当る．エコー頂高度は10kmに達し，進行方向に傾斜した非常に顕著なhai1shaftが地上の降ひょう域と一致して観測された．52dBzの領域が地上から5kmの高度に分布L，57dB・の最大反射強度の領域が2から3kmの高度に測定された．このようなhai1stormの進行方向に傾いたレーダーエコー構造は，Sulakve1idze
功α1．（1967）やBrowning功α1．（1976）の報告によるhai1stormと酷似している．

Mαy1Z1976

1515

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D

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O

1513

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Rodor

N

∬

30km
15km

一

図14太田市の降ひょう時のレーダーエコー構造
Fig・14

Same

was

as

Fig．12，but

almostparalle1to

for

Ohta

hai1storm

city

hail

movement

一27一event．Vertica1section

and

hail

shaft

in

leanedthiscaseahead．

国立防災科学技術セソター研究報告

7．考

第24号

1980年10月

察

わが国におげる3大農業気象災害は風水害，冷害，および干害である．小沢（1974）によれぼ，昭和40年から昭和45年の6年問の年平均被害額はそれぞれ464億円，320億円，および198億円である．これらに対して，第4位のひょう害は30億円で，全農業気象災害被害額に対する割合は約3％である．しかしひょう害の顕著な特徴は年々の変動が大きいことで，時に年平均の5倍から10倍の被害をもたらすこともある．たとえぼ小元・八木・清野（1976）によれぱ，昭和50年5月下旬から6月中旬にかけてひょう害が発生した日数は14日あり，北は青森県から南は高知・宮崎両県まで2府30県で合わせて250億円に上る被害が出た．このような激しい降ひょうがたびたび発生したのは，この時期としては例年になく頻繁に目本列

島上空に寒気が南下したためである．中でも最大のひょう害は6月9目のものであり，東北から山陰まで1府11県にひょうが降り，被害総額は126億円に達した．この額は小沢（1974）
による年平均額を1日で優に凌いだことになる．

このように深刻な農業気象災害であるひょう害に対する防災対策として人為的に降ひょうを抑制する実験あるいは業務的活動が世界的にみて約20カ国で実施されている（小沢・小元・八木・米谷，1978；小元，1979）．なかでも科学的な野外実験研究に対して意欲的な米国のナショナルプロジェクトはその実験規模と研究成果において最大のものであろう．当然のことながら，このナショナルプロジェクトは降ひょう抑制実験そのものだけではなく，

hai1stomの構造やひょうの形成・成長に関する基礎的な観測研究が大きなウェイトを占めてきた．第1章で引用したBrowningandFoote（1976）とBrowning勿α1．（1976）の

hai1stomの構造に関する知見もこのプロジェクトの成果である．

わが国における降ひょうを伴う雷雨あるいはhai1stormに関する観測研究の歴史は浅く，また野外観測の規模が非常に弱小であることを考えると，日本のひょう害とそのひょう害をもたらす大気現象の解明およびひょう害に対する防災対策手法の開発において，たとえぼ米

国のナショナルブロジエクトの有用な成果・知見は十分に導入・活用されなげれぼならないであろう．そしてその成果の適用において彼我のhai1stormの比較研究が重要な意義を持つであろう．特に大陸東岸にあって列島をたし，複雑た地形を有するわが国でのhai1storm
が規模・構造・行動様式においてどのような実態であるかを明らかにすることが重要であり，比較研究の基礎資料となるものである．国立防災科学技術セソターの実施してきたレー

ダー及び降ひょう記録計網による一連の観測研究はこの意味でも重要な役割を担ってきたと思われる．

本論文で観測・解析した昭和51年5月17日の降ひょう時のレーダーエコー構造の三つの事
例は，昭和50年6月9目の事例と共に，わが国のhai1sto工mに関して初めての観測資料である．図15に6月9目のhai1stormのレーダーエコー構造図を示す．このhai1stomは小元・
一28一

昭和51年5月17日の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木2042

June9．1975

b

2043
，3

R・d・・姿。
籏

10km

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6

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W一悩；州、。。。

図15昭和50年6月9目のhai1stormの降ひょう時のレーダーエコー構造
Fig．15

Radar−echostructure

and

hail

area

on

the

groundofaof g June1975．An almost similar vertical structure wasas hailstorm of17May1976on Ohta city hail event．

hailstorm

noticed

八木・清野（1976）の解析で皿・と呼称したものである．左図のPPIエコー構造ではレー
ダー反射強度52dBzの領域が降ひょう記録計網で検出された降ひょう域と重畳していた．

英字bの方位の垂直断面が右図である．この方位はほぼhai1stormの進行方向を指す．顕著なhail

shaftが降ひょう域の上空に存在し，進行方向に傾斜しているのがわかる．また最大反射強度の領域は約4kmの高度に存在し，57dBzに達した．エコー頂は高度10kmを越えていた．この垂直断面構造は本論文で解析した太田市の降ひょう時の垂直断面構造（図14）と非常に良く似ている．太田市の場合もほぼhai1stormの進向方向の断面である．これらはまた，やはり進行方向の断面をとったSu1akve1idze功αZ．（1967）やBrowning功α1．（1976）のhai1storm概念模型図に酷似していた．前者はソ連邦，後者は米国のhai1stormである．

このような構造上の類似性は，たとえぼ米国大平原のhai1stormで得られた有用な知見を比較的地形の複雑なわが国のhai1stormの監視・予測あるいは将来本格的になされるかも知れない降ひょう抑制実験に際し適用することの妥当性を示唆していると思われる．

8．ま

と

め

昭和51年5月17目の北関東の対流活動を国立防災科学技術セソターが群馬県藤岡市に設置Lたレーダーの観測資料および群馬県と埼玉県に展開した降ひょう記録計網の資料をもとに事例解析した．対流活動には顕著な日変化が認められた．午前9時の館野の高層気象観測資
料では大気はすでに不安定でこの目関東地方に降ひょうのあることが予想された．正午前榛

名山東麓にいくつかの対流性エコーが発生した．大体10km前後の長径で，通常の積雲対流の寿命である数十分問持続した．これらの対流性エコーよりやや遅く，足尾山地に組織化さ

一29一

国立防災科学技術セソター研究報告第24号

1980年10月

れた貝殻状あるいは扇形の対流性エコーが発生1、た．この対流性エコーは扇の要あるいは風
上側に新しいセノレが次々に発生し風下に移動するが全体としてはほとんど移動しない一つの系として持続した．系としての長径は最盛期で約30kmで，寿命は2時間を越えた・足尾山
地にはこの他，通常の積雲対流の寿命を持つ単一の対流性エコーも発生し，対流活動は15時過ぎまでレーダーで観測された．榛名山および足尾山地の対流性エコーは同一気団内での大気成層の不安定による熱雷に相当すると考えられる．一方，13時30分頃，群馬県西部山岳地帯で発生したいくつかの強い対流性エコーは，東進し平野部に至るにしたがって，おおむね南北に並んだ約80kmの長さに及ぶ顕著な線状コーに編成された．これは寒冷前線の通過による熱的界雷であると考えられる．この線状エコーは降ひょうを伴い，栃木県に至り17時過ぎまで掲続した．その後線状エコーの後方には対流活動はなかった．

降ひょう記録計網で検出された降ひょう域は郡馬県郡馬町，新里村および太田市である．

ひょうの大きさはアルミ箔に残された凹みから約1〜2cmと推定された．降ひょう時刻はそ
れぞれ，14時25分頃，14時45分頃および15時15分頃と報告された．降ひょう掃続時間は数分

から5分前後の報告が多かった．
降ひょうを伴った線状雷雨（hai1storm）の詳細なレーダーエコー解析の結果，次のような特徴が明らかになった．

（1）線状エコーを構成した対流セルは最大10個に及んだ1ほとんどの対流セルは60分以上の寿命を保ち，2時問を越えるものもあった．系としては約3時問半持続した．

（2）比較的長く持続したのは北部に在った対流セルで南のものより激しい対流活動を行な
い，降ひょうを伴った．

（3）地上の降ひょう域を特定の対流セルが降ひょう時刻に通過し，その対流セルの最大レー
ダー反射強度は52ないし57dBzであった．

（4）降ひょう時刻に降ひょう域上空の垂直断面構造が得られ，反射強度の大きい顕著な軸（hai1shaft）が存在することがわかった．最大強度は52ないし57dBzであった．

（5）特にhai1stormの進行方向とほぽ平行な断面構造は米国中西部のhai1stomの垂直構造と酷似していた．

（6）この類似性は，わが国より歴史の深いまた規模の大きい観測研究を実施してきた米国やカナダの研究成果を，比較的地形の複雑なわが国のhai1stormの監視・予測等防災対策手法の開発研究に適用し得ることを示唆Lていると思われる．

謝辞

レーダー観測にあたり施設と便宜の提供を受けた群馬県藤岡農業改良普及所ならびに藤岡
市水道部に記して謝意を表わします．降ひょう記録計網による観測は群馬県農業共済組合連
合会および埼王県農業共済組合連合会に委託された．

一30一

昭和51年5月17日の降ひょうを伴った線状雷雨の構造とレーダー反射強度一八木

この研究は特別研究r積雲対流がもたらす災害の発生機溝に関する研究」および経常研究「中小規模擾乱による雷雨性豪雨災害の研究」の一環として行なったものである．

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一31一