水 文 ・ 水 資 源 学 会 誌
J. Japan Soc. Hydrol. and Water Resour.
Vol. 26, No.1, Jan. 2013
pp. 4 - 9

学会賞受賞記念寄稿

レーダーによる豪雨予測に携わってきて

中北 英一*
あけましておめでとうございます．この度は，水文・水資源学会から栄えある学術賞を賜り，大変光栄に存じます．ふるさとのように思っていますこの学会からだからこそ，理・工・農融合，産官学の融合を標榜されている学会からだこそ，喜びにはひとしお大きなものがあります．表彰委員会，理事会の皆様には今回のご推挙に厚く御礼を申し上げます．基本的には，しぶとくも楽しく，いろんな皆様と研究を，そして社会への還元を，させていただいてきた，そんな幸運に感謝しています．これに尽きると思います．
この受賞のことを初めてお知らせいただいたときは，本当にびっくりしました．本当です．どういう理由でいただくことになったのかと…．
自分で書くのは気が引けるのですが（といいながら記しますが…．（笑）），表彰いただいた時の受賞
理由では，「理・農・工の枠を超えてかつ深く進めてきたこと，言い換えれば高度に理学的な内容を学際的に展開してきたこと，それをベースにしながら気象レーダー（レーダー雨量計，以下ではレーダーとだけ記します）の利用に関する研究をしぶとく進めてきたこと，それらの成果を社会に還元してきたこと，多くの講座やシンポジウムを通して市民に伝えてきたこと，またこの5，6年は，気候変動の影響評価にも同じスタンスで多くの皆さんと取り組んでいること」を挙げていただき，「自身の卒業論文・修士論文の頃から，現在のいろいろな皆さんと進めている取り組みに至る長い活動に対していただいた賞である」，と受け止めさせていただきました．すなわち，この賞は，恩師，研究室のこれまでの先輩・後輩，学生の皆さん，そしてあたたかき応援をいただいてきました本学会の諸先生方や研究仲間の皆様方との，出会い，ご指導，応援，共の苦労，によるものと，ここに熱く感謝と御礼申し上げる次第であります．ありがとうございます．
恩師としましては，特に，京都大学名誉教授の高棹琢馬先生，池淵周一先生のお名前を挙げさせていただきます．とても厳しくも，大きなスランプの時ですら我が儘な私に我慢をいただくなど本当に自由に研究を進めさせて下さいました．「若い間に頭を使い尽くせ．血のションベンを出せ．」との言
葉は，男女を問わず，今も学生たちに伝えています．また，小尻利治先生には2，3回生の頃からの研究者としてのやって行き方に多くのご指導をいただきましたし，椎葉充晴先生には2，3回生の頃から勉強を見ていただき，卒業論文・修士論文もご直接の密なご指導をいただきました．その椎葉先生から今回，表彰状を授与いただきましたことは，本当にとても嬉しく，いらっしゃらなかった高棹先生，池淵先生，小尻先生のお顔を思い浮かべながら，感無量でありました．また，レーダー研究としては，元土木研究所の吉野文雄先生には，海外の仲間と知り合うきっかけをいただくなど，やはり恩師と思っております．加えて，現在は名誉会員となられている先生方からもこれまで多くの叱咤激励をいただきましたし，受賞の直後にはお祝いのお言葉も多々頂戴しました．厚く御礼を申し上げます．
以下では，今後研究者を目指される皆さん，若い研究者の皆さんの参考となるかもしれないと思い，* 京都大学防災研究所

4〒611-0011

学会賞受賞記念寄稿

宇治市五ケ庄水文・水資源学会誌 第26巻 第1号（2013）

あるいはこれまでの自分自身の今後のために，ごく簡単に復習を書いてみようとしました．しかし，人間的にもまだまだ修業が必要な身ゆえ，箇所によってはありがちな自己満足的で長いものになってしまいました．貴重な紙数を頂いています中，何卒お許しいただきますようお願い申し上げます．
1．レーダーによる降雨予測との出会い
高棹研4回生の時に気象関係の研究を希望させていただきましたところ（1982年），レーダーによる降雨予測という課題をいただくことができました．今日に至るまで長いレーダー関係の研究の，その最初のきっかけです（その後，M1の時には流出関係にも慣れておくようにと，kinematic waveモデルをベースにした流出モデルの集中化という課題も頂き集中し，その後，池淵研の助手になって2年は（降雨予測以外に）この関係で高棹研の卒論指導もさせていただきました．私にこの手の論文のあることはあまり知られていません（笑））．時は，建設省が近畿地方に深山レーダ雨量計という気象レーダーを導入するまさにその時で，近畿地方整備局に高棹委員長の深山レーダ雨量計の運用委員会が立ち上がった直後でした．建設省でも予測手法を開発される中，大学でも真剣に取り組もうという状況にありました．なんとすごい幸運に恵まれたかと，今そう思います．そして，その深山レーダ雨量計に育ててきてもらったと，これまで思ってきましたし，今でも自信をもっていうことができます．これも私の幸運なのですが，そして後で関係してくるのですが，深山レーダ雨量計は3次元レーダーとすべきであるとの，この高棹委員会からの提案があり，立体観測が実現していました．
さて，基本的にはレーダーにより時々刻々と得られるきめ細かな面的な降雨空間分布とその変動パターンは，数時間先までの降水予測にとても役立つものと期待されていました．土木の分野では，1970年代に関東の赤城山レーダ雨量計が設置された直後に，竹内邦良先生や，江藤剛治先生の短時間降雨予測手法が提案されました．私が研究を始めた4回生の当初は，それらを勉強しながらも，降雨予測が難しいものであるとは全く思っていませんでした．ましてや，降雨の空間分布とはどのようなものか？の知識すらありませんでした．それ故に卒論時には，時々刻々得られる積算降雨量の空間分布を瞬時の降雨強度分布と間違えて，すごい予測精度が出ているのに何の疑問も浮かべませんでした．
そして，積算降雨分布を瞬時の強度分布に修正して降雨予測をしたとき，降雨予測とはなんと難しいものか？を思い知らされました．これが降雨予測の原体験で，今に至る降雨予測への取り組みのすべての原点になっています．
2．広く使われている移流モデル
修士論文では，今では広く利用されている「移流モデルによるレーダー降雨予測」と「kinematicwaveモデルを用いた流出予測」を結合しての，Kalman filterベースの洪水予測研究を進めさせていただ
きました．この移流モデルは，アルゴリズムも含めすべてのベースが椎葉先生により開発されたもので，非常に汎用性が高く，現在も国内外で現業手法としても広く利用されています．例えばシンガポールでは湾口を閉じて淡水化を実施していますが，そのゲートの開閉管理に気象局でこの移流モデルが導入され利用されています．私が移流モデルにおいて果たした役割は，その拡張と，国内外への普及ということになります．
しかし，この移流モデルも，1時間より先の予測には向きません．よりきめ細かな情報が求められる都市域では20分，30分より先の予測は上手くいきません．最大の理由は，雨域の移動にともなう発達・衰弱（消長）の予測が難しいからでした．ではどうすればよいか？そこで次に入ることになります．
3．降雨場解析を物理的（気象学的）に攻めるか？確率過程的に攻めるか？
高棹研での博士後期課程を半年で中退し池淵研の助手にしていただいた時に4回生と一緒に進めて行ける機会を初めて得ることになるのですが（1985年10月），修士論文提出後から博士後期課程の半年間で蓄積してきた勉強（ルベーグ積分や，precipitation fieldという降雨場の点過程（point process）的表現）から降雨場の振る舞いを確率過程的に攻めてゆく方向と，後述のようにやはり平行して勉強し出して学会賞受賞記念寄稿

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J. Japan Soc. Hydrol. and Water Resour.Vol. 26, No.1, 2013

いた物理的（気象学的）に攻めてゆく方向の選択肢がありました．それぞれをベースにした卒論の内容案を用意して，どちらを初めての4回生卒論の主題とするかを池淵先生に相談させていただいたとき，卒論としては後者，すなわち物理的（気象学的）に攻めてゆく方向の選択肢を推薦いただきました．
そして，卒論生と一緒に，自分自身でメソモデルを組み立てるところから研究をスタートすることになりました．名古屋大学の武田喬男先生の論文にあった渦度と流れ関数で大気の流れ場を表現する方法を使い，それを有限要素法で表現してコンピュータシミュレーションして，気温の鉛直プロファイ
ルに応じて地形性豪雨で有名な大台ケ原を越える気流がどう異なるかを解析しました．計算の爆発を何度も経験しながらも最終的に手作りシミュレーションが実現した時の喜びは今も忘れられません．
結局このシミュレーション解析が（降水過程や陸面過程のまだない，かつ鉛直2次元の，初歩的なものではありましたが）土木工学系で初めて降雨場解析を目指してのしっかりと大気のシミュレーションモデルを作って解析してゆく草分けになりました．多分，このことも今回の受賞で評価いただいたのだと思っています．池淵先生の一言により草分けになる機会を与えて頂いたことに感謝いたしています．その後の発展，レーダーとの関係については後で述べます．
もうひとつの選択肢である降雨場の振る舞いを確率過程的に攻めてゆく方向は，高棹研の学生さんを指導される椎葉先生とご一緒に1年遅れでスタートを切ることができました．博士後期課程に進学した当初は，precipitation field という降雨場を確率過程的に表現しようという研究分野が，時間表現のみという1次元から，動的に2次元（平面）で表現しようという盛り上がりを見せていた頃で，学術雑誌
Water Resources Researchで，特集号が組まれた時でもありました（1985年）．その中，土木学会水理委
員会水文小委員会で企画されていた見学会・研究会で少し先輩の小池俊雄先生と論文紹介をさせていただいたのを思い出します．その後，いろんな国際会議でその特集号の著者の皆様とお会いできる機会に恵まれましたが，その喜びは今の若い方にも共有していただけると思います．
さて，precipitation field という降雨場を確率過程的に表現しようという試みは，その後10年強を経て，それだけで降雨場をうまく表現し切ることには限界も見えてきました．こう言うと，三重大学の葛葉泰久先生からお叱り受けるかもしれません．また，早世されました名古屋大学土木系の松林宇一郎先生がこの分野をしょって立たれる方でした．そうは言っても，低時間・空間分解能での降雨場観測からより詳細の情報を抽出する（推測する）などにおいて，実用的に大切なモデル化として今も生き残っています．たとえば TRMM等の時間間欠的な衛星観測情報からの時・空間積算降雨量の推定において大切な考え方を提供するものであることには変わりなく，また，気候変動による降雨場の変化を解析するにおいても重要です．今もこの枠組みでの取り組みも継続しています．もちろん，究極的に目指すところは，物理的取り組みと確率過程的取り組みの融合です．
4．メソ大気モデルの構築とレーダー情報との結合
土木工学専攻の学生でしたが，4回生で卒論内容が決まった直後から小倉義光先生の「気象力学通論」を読んだり，博士課程学生の時は，理学部の山元龍三郎先生の「気象学」の講義に参加したのが，私の気象学事始めになります．その後，最初の卒業論文の指導終了前後からは， A Short Course in CloudPhysics Roddy R. Rogers, Man K. Yau（著）などの雲物理の初歩や， An Introduction to Dynamic
Meteorology James R. Holton（著）や Ceaseless Wind John A. Dutton（著）などの大スケールでの大気の振る舞いのいくつかの代表的なテキスト，それとRoger A. Pielke Sr.さんの Mesoscale MeteorologicalModeling などを，熟読し読みあさりました．いや，逆かもしれません． Mesoscale MeteorologicalModeling を読みながら，わからないところが出たので，いっぱい時間をかけて An Introduction to
Dynamic Meteorology や Ceaseless Wind の精読に移り，再び Mesoscale Meteorological Modeling に戻り，またわからないところがあれば，文献に移りなどを繰り返して， Mesoscale MeteorologicalModeling を軸に，じっくりとした濃くてとても楽しい，夢のような1〜2年を過ごせたことは，研究者としての原体験としてこの上ないふるさとのような時期でありました． 86〜 87年頃だったでしょうか？その時に，浅井冨雄先生や松野太郎先生のお若い頃の論文も精読させていただきました．（その浅6学会賞受賞記念寄稿

水文・水資源学会誌 第26巻 第1号（2013）

井冨雄先生にはこの水文・水資源学会の第1回研究発表会で暖かきコメントをいただいたり，前述の武田喬男先生ともその後あまり時間を置かない時期に初めてお話できる機会を得たり，松野スキームの松野太郎先生には昨年度までの5年間，気候変動予測に関する革新プログラムで近しくアドバイスいた
だく機会を得たり，昔も今も感激が続いています）
この，軸としました Mesoscale Meteorological Modeling は私のバイブルで，研究室のゼミでもよく使ってきました．（実は，M2に入る前か，博士課程に入る直前に購入しようとしたのですが，それは関係ないと言われ，助手になった途端に，やったー！自分の給料で買える！と，自費で購入したテキストです．若い人は是非，自分の一生のバイブルとなるような，徹底的に熟読する数少ないテキストは，自費で購入して，それに線を引きまくりながら，そして行間の証明を徹底してつくりながら，精読されることを強く勧めます）．
結局その後は，静力モデルの範疇で暖かい雨ベースでしたが， Fritsch and Chappellの積雲モデルや陸面過程モデルも組み込んだ3次元メソスケールモデルにまで独自に発展させるところまで進めました．
さて，ここで述べたき何より大切なことは，このモデル化のプロセスが，以降に進めた，大気モデルとこれまで利用してきたレーダー情報との結合の思いつきに大いに役立ったことです（逆に，このモデル化のプロセスがなければ思いつかなかったと思います）．すなわち，レーダー情報と大気方程式の基礎部分を利用した大気物理量のリトリーバル法の開発や，それをベースにして開発したメソモデルを用いかつ，降雨の概念モデルの降雨予測手法などをつくりました．（その国際会議発表（1995年頃でしょうか）で，上に述べたPielkeさんに質問いただきその後お話をさせていただいたのが私のメソモ
デル開発の最後だったかもしれません）．そして，その過程で，立体的な（3次元的な）レーダー観測情報の利用という新たな視点も活かされることになりました（このことは，上で述べました，深山レーダ雨量計が導入された初期から3次元観測を実施していたことと無縁ではありません）．この降雨の概念モデルの重要さを気づいていただいている方は数少ないと思います．でも，多分，ここの結合のところが，「理・農・工を超えて」と受賞理由で言っていただいている大事なところであれば，と思っています．言い換えますと，自分ではここを受賞の一番の理由にして頂ければ嬉しいと，勝手に思っているところでもあります．
もうひとつ大事なことがあります．現在はすでに，ひとりで気象モデルをつくることができる時代
ではなくなってきています．それゆえ，国内外で開発され公開されている気象モデルを利用する時代だと皆さんはそんな気がするかも知れません．しかし，公開されている気象モデルの中身の本質を理解することなく，また，自分の研究に関わる主要部分のソースコードも理解することなく，ただ走らせるだけという使い方をするならば，新しいアイデアは生まれてこないと思います．そう言う意味で，時代が変われども「自らモデルをつくる」というプロセスは今も重要だと思っています．いや，その意気込みがなくしてなにができるのか？，と思っています．
さて，現在では，リトリーバル等の初取り組みは，大気モデルによるレーダー情報の同化という形に昇華して気象・土木のコミュニティーで広く進められています．私どもは偏波レーダー観測情報の同化という挑戦を続けています．
さて，当時といいますか80年代は，メソ気象に関する日本語のテキストはありませんでした．その後は，やはり小倉先生の日本語テキストの「一般気象学」が90年代に出版され，研究室に来たての学生たちへの自習用に重宝しました．また，最近は， Mesoscale Meteorological Modeling に代わって，小倉先生の「メソ気象の基礎理論」をよく使います．ともに，若造だった頃に，4回生でかじったあの「気象力学通論」の著者に，著者贈呈でいただいたのを光栄に思ったことを鮮明に覚えています．
もう一つ大事な出会いがあります．それは，レーダーの立体画像を活かそうと考えていた初期にコンピューターでの立体画像表現に苦心した時期があります．その立体画像を見ていただいて声をかけてくださった（お手紙を頂戴しました）のが北海道大学低温科学研究所の藤吉康志先生でした．今もご指導をいただいていますし，5. で述べる観測仲間の名古屋大学の坪木和久先生は，藤吉先生のお弟子さんです．

学会賞受賞記念寄稿

7J. Japan Soc. Hydrol. and Water Resour.Vol. 26, No.1, 20135．最新型偏波レーダーとの出会いと多くの皆さんとの観測研究
さて，2000年代に入る頃から，最新型の偏波レーダーによるより精度の高い降雨量推定が次第に実用の域に入るようになってきました．小型レーダー（Xバンド）では，わが国では防災科学技術研究所の真木雅之部長のグループが早くからネットワーク観測としても進めてこられました（名大でも然りです）．一方，大型レーダー（Cバンド）では情報通信研究機構（NICT）が沖縄に実験機を導入され，私どもでは近い将来の国交省での導入をお薦めしながら，2005年から精度向上に関するアルゴリズム開発とその精度向上情報を，国交省を含めたレーダー利用の皆さんにお知らせしてきました（気象研究所でもその後，導入されています）．
もともと，この研究は，名古屋大学の坪木和久先生，当時山梨大学で現在神戸大学の大石哲先生，NICTの中川勝広さん達と，私の研究室とで，私が防災研究所に戻った2004年秋から地道にスタートしましたが，その後「レーダーで見ているあの上空で一体何が存在しているのかを知りたい！」との思いが募り，（博士の学位取得直後の1991年に非静力BINモデルのタマゴを池淵研に導入いただいた）高橋劭先生の紹介を得て，ビデオゾンデを雲中に放球して研究をされてきた山口大学の鈴木賢士先生に加わっていただき，世界初のビデオゾンデと偏波レーダーとの同期観測を2007年に実現しました．それ以来，この同期観測は沖縄で継続して実施しています．各参加大学の多くの学生さんも交え，1回3週間程度の観測を毎回30名程度でコツコツ手作りしながら進めてきています．観測方法，測器も格段にグレードアップしてきました．その結果，今夏，初めて都市域でのビデオゾンデ放球も実現しました．
この観測実験は，雲物理過程のさらなる理解はもちろんのこと，偏波レーダーによる降水粒子種別の推定とその気象モデルによる同化を目的の一つとしています．この沖縄観測に加えて，昨年度からは京阪神でXバンド偏波レーダー，ミリ波レーダー（雲レーダー），大阪湾上のGPS水蒸気観測などによる，ゲリラ豪雨のタマゴの早期の探知や発生の仕組みを捉える観測実験にも発展しています．
こういった地道な観測を多くの皆さんと，コツコツと手作りながら進めることのできるなんとも言えない喜びは，実は山梨大学の砂田憲吾先生が立ち上げられた琵琶湖プロジェクト（1990年代〜2000年代前半）で教えていただいたものであります．現在では，気候変動による影響評価も多くの皆さんと，このような共同ということでこの6年間進めてくることができていますが，やはり同じような喜びを土台として，実現してきていることを今実感しています．その中にありながら，この沖縄ならびに京阪神での観測は，「豪雨」，「共同」という意味において，私にとってはふるさとのように大切なものになっています．
6．理・工・農，産・官・学を超えてさて，沖縄観測により最新型偏波レーダー利用の有効性が見えてきたこと，関東域での防災科学技術研究所の真木雅之部長のグループが展開していたX-NETの存在，私の研究室でのゲリラ豪雨のタマゴの早期探知可能性の研究，そしてなによりもゲリラ豪雨を含めた都市型豪雨災害の顕在化，などにより国交省はXバンド偏波ドップラーレーダーによる3次元観測ネットワーク（X-RAIN）をここ3年で，我が国の主要都市域に導入しました．利用技術開発においては，理・工・農，産・官・学の枠を超えたコンソーシアムが設けられ，それが重要な役割を務めてきています．もちろん，気象庁との情報交換もなされています．すなわち，5．で述べました基礎的な観測実験を大切にしながら，出口としての利用手法の開発にも理・工・農，産・官・学を超えて進んでいるところであり，私自身もますます寄与して行きたく思っています．
もう一つ，理・工・農を超えて進めてこられ，今後は産・官・学をも超えた取り組みになると考えられるのが，災害や水資源，生態系に対する気候変動による影響評価と適応策の構築です．これまでのレーダーに関係する気象予測情報と，気候変動に関する気候予測情報の利用の仕方に大いに違いがあることは工学系・農学系として面白い点でありますし，逆に，気候予測情報の結果が他分野でどういう視点で利用されるかも理学系の皆様に把握いただきたい点であります．
さて，気象庁をはじめとした気象分野の方々が，気象観測，気象予測，気候予測が防災等のミッ

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学会賞受賞記念寄稿

水文・水資源学会誌 第26巻 第1号（2013）

ションに対してどう役立つかの意識をより高くもつようになってきていただいている昨今に感謝申し上げています．それゆえに，気象，工学の両者の立場でモノを見ることがますます重要となり，橋渡しをさせていただく機会が本当に多くなってきていますことを，ありがたくも光栄に存じています．
私に限らず，ますますこういった関係が深くなりますことを祈念しています．
最後に，今後の私の夢ですが…．今後もやはり，あらたな夢の観測実験を通してその物理諸量の観測や豪雨の早期探知・予測への有効性を新たに示して行きながら，将来の夢の現業観測とそれによる豪雨予測の発展に寄与して行きたいと切に思います．気候変動影響評価においても，理・工・農の多くの分野の方々とご一緒しながら影響評価を進め，そして産・官・学の二人三脚で新たな適応策の構築を嬉々として図って行きたいと思います．
そして，もっと究極の興味，それがどこにあるかをさらけ出しますと，それは，より多くの皆さんと一緒に，積乱雲（群）のでき出すそのピンポイントの基礎観測に嬉々としてのぞみ，嬉々として究極の仕組みを追求することにあります．そして，その追求を通しての嬉々とした手法構築を経て，「あの笑顔が悲惨な目に遭わぬよう」になるための一助となること，それができればこれ以上望むところはありません．気候変動の研究にしてもです．
これまで，多くの皆様のサポートに深く感謝申し上げます．
これからもどうぞよろしくご指導いただきますようお願い申し上げます．
追伸
どうか若い皆さん，夢があるのなら，自分を信じて，楽しんで深みにはまってください．でも，まずは20代〜30代前半が勝負ですよ．思考実験にせよ，フィールド観測にせよです．嬉々とした死に物狂いを楽しんでください．
悔いはなしと，きっと思います．
そして，どれほど，いろんな方々との一期一会が大切かも，センサーの大切さともども，深く感謝の念を強くしていってくださいね．

略歴
中北 英一
1983年3月
1985年3月
1985年9月
1985年10月
1991年1月
2000年4月
2004年10月
この間，1990年11月
1992年1月〜11月
2006年度〜2007年度
2007年1月〜2008年3月

京都大学工学部土木工学科 卒業
京都大学大学院工学研究科土木工学専攻修士課程 修了
京都大学大学院工学研究科土木工学専攻博士後期課程中途退学
京都大学防災研究所 助手
京都大学防災研究所 助教授
京都大学大学院工学研究科 助教授
京都大学防災研究所 教授
京都大学工学博士
アイオワ大学 訪問助教授
防災科学技術研究所 客員研究員
国立シンガポール大学 客員研究教授

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