（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
2023年3月1日:SIP「国家レジリエンス（防災・減災）の強化」成果発表シンポジウム

線状降水帯の早期発生及び発達予測情報の高度化と利活用
研究責任者 防災科学技術研究所 清水慎吾
共同研究機関 情報通信研究機構 福岡大学 名古屋大学 大阪大学 日本気象協会
東芝インフラシステムズ 日本アンテナ
協力機関
気象研究所、東京大学、京都大学、九州大学、琉球大学、埼玉大学、三菱電機、
東京理科大、電気通信大学
関係省庁： 気象庁、 国交省、 総務省、 環境省、 文科省、 内閣府【逃げ遅れゼロ】 確実な避難を実現

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

1

（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

頻発する線状降水帯
2018年7月西日本豪雨
による大規模水害

2009年から2018年の暖候期に発生した線状降水帯の発生回数

2017年7月九州北部豪雨

線状降水帯の発生傾向①九州西岸、四国南部、紀伊半島に発生が集中している。
②近畿、関東、東北でも少なからず発生し、災害が発生している。

新潟・福島豪雨

2011年7月
広島豪雨

2015年と2018年

2020年7月

2020年7月29日
最上川上流に大雨をもたらし、下流域で氾濫が発生した

2015年9月

2020年7月球磨川豪雨

Hirockawa et al., 2020を引用

2015年関東・東北豪雨（回）
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用（課題１） 線状降水帯の早期予測の高度化と利活用：
線状降水帯の観測・予測情報の可視化:（課題２） 降雨予測に資する水蒸気・降水マルチセンシング技術開発：（課題３） 線状降水帯の高頻度積算雨量予測法の開発：

半日前の避難準備・高齢者等避難開始の判断支援
気象庁「顕著な大雨情報」として、2021年6月から社会実装
面的水蒸気分布を取得可能とする
2時間前の避難勧告・避難指示の判断支援

実証実験＋精度検証

SUB1

日没前における半日程度先の予測情報を提供
水蒸気・降水マルチセンシングデータを提供
線状降水帯が発達する2時間前に雨量を予測し、避難エリアを避難区分単位で特定。

SUB3

半日前から2時間前までに避難が必要なエリアを絞り込む

自治体へ情報提供。
確実な避難の実現をめざす
線状降水帯では不可能であった半日前の夜間避難の回避

災害事前対応, 夜間の避難行動の回避と2時間前の具体的避難方法の指示が可能になる。

SUB2

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化①半日前の災害事前対応,②夜間の避難行動の回避③2時間前の避難方法の指示が可能になる。

計画的な避難へ3

（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

府省庁/産官学/自治体の連携
関係省庁代表機関＋分担機関

協力機関

実証実験参画機関

気象庁
国土交通省
総務省
文科省
環境省
内閣府

防災科研（sub3）
日本気象協会(sub1)
情報通信研究機構(sub2)
福岡大学(sub2)
名古屋大学(sub2)
大阪大学(sub2)
日本アンテナ(sub2)
東芝インフラシステムズ(sub2)

気象研究所
東京大学
京都大学
九州大学
埼玉大学
琉球大学
三菱電機
東京理科大
電通大

北九州市
朝倉市
八女市うきは市
東峰村
日田市
熊本市
阿蘇市
鹿児島市
(2021年度以降)
人吉市
八代市

国への実装を検討

社会
実
装責任者

研究を推進するチーム
実証実験

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

日本気象協会
日本アンテナ東芝
三菱電機

民間への実装を検討

民間での観測機器の実用化を検討
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

線状降水帯の定性的な定義
線状降水帯の学術的な定義

気象庁の「顕著な大雨情報」として社会実装（2021年6月17日から気象庁が運用開始）
解析雨量だけでなく、気象庁の危険度分布を活用することで、災害発生の危険度が急激に高まっている地域における線状降水帯を検出するより厳しい検出基準

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

1. 雨量:解析雨量（5kmメッシュ）
において前３時間積算降水量が100mm以上の分布域の面積が500km2以上
2. 雨量:1.の形状が線状（⾧軸・短軸比2.5以上）

学術的な定義の有効性検証
気象庁版定義を気象庁とSIPが協力して作成

顕著な大雨に関する情報の発表基準

3. 雨量:1.の領域内の最大値が150mm以上

気象庁危険度分布（キキクル）

4. 危険度:大雨警報(土砂災害)の危険度分布において土砂災害警戒情報の基準を実況で超過（かつ大雨特別警報の土壌雨量指数基準値への到達割合8割以上）又は洪水警報の危険度分布において警報基準を大きく超過した基準を実況で超過

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

線状降水帯の客観的抽出の社会実装

気象庁の「顕著な大雨情報」
全国で17回発表(2021年)
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

回数

日時

場所

1

2021/06/29

沖縄県22021/07/01

東京都

32021/07/07

島根県42021/07/07

島根県

52021/07/10

鹿児島県

62021/07/10

鹿児島県

72021/08/09

島根県82021/08/12

福岡県

92021/08/12

熊本県102021/08/13

広島県112021/08/14

佐賀県

12

2021/08/14

長崎県132021/08/14

長崎県

14

2021/08/14

佐賀県152021/08/14

長崎県162021/08/14

福岡県

172021/09/08

徳島県
6

（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
2時間先予測(SIP)

半日先予測(SIP)

1日～半日先予測情報

警報級の可能性
自治
体の避
難
判
断
支
援

水蒸気観測

観測情報

2時間先予測情報

大雨警報

土砂災害
警戒情報

避警
難戒
準レ
ベ
備・ル
高 3
齢者
等
避
難
開始

避警
難戒
指レ
示ベ
ル
が４
自治体
から
発
表

線状降水帯予測の必要性

自治体避難判断のタイムライン上での研究成果の貢献
線状降水帯の現況把握

2021年以前は警戒レベル５が前触れなく発表されることで避難行動の変更が唐突に求められていたが、この情報により、警戒レベル５の発表前に、危機感をもった速やかな避難完了を促進できるようになった。

SIP第2期以前（2021年６月以前）
2021年6月17日以後「顕著な大雨に関する情報」
警戒レベル5発表に先行して危険を周知。

1～2時間前2021年７月1０日に鹿児島県で発生した水害事例等で有効に自動検出が機能した

線状降水帯
を自動検出

速やかな避難完了を促進する避難スイッチ

緊警
急戒
安レ
全ベ
ル
確５保（大雨特別警報）

個
人の避
難
判
断支
援

避難所準備
半日先情報メール通知
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

2時間先予測push通知

顕著な大雨情報は、必ずしもレベル5よりも前に発表されるとは限りません。
また、必ずレベル５が発表されるわけではありません。
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

線状降水帯の発生メカニズム
線状降水帯は積乱雲が世代交代することで発生
高さ

積乱雲は10km程度の水平規模：個々の積乱雲を予測できる分解能が必要
水蒸気観測を予測へ取り込むことが重要
上空ほど風が強い 予測精度向上にむけて ：高度1ｋｍ以下の大量の水蒸気

線状降水帯
0km

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

50km

100km
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
半日先・2時間先までの線状降水帯予測により、 避難行動に必要なリードタイム毎に適切に避難エリアを絞り込むことが可能に。

気象庁半日先予測情報の粒度

SIP半日先予測情報の粒度

SIP2時間先予測情報の粒度

避難区分単位の粒度

福岡県

半日前発生予測
福岡県

佐賀県

佐賀県
長崎県

大分県
解像度1km

実際に発生した場所

解像度5km

村内の雨量予測

東峰村

2022年7月19日01時

東峰村
東峰村
役場で活用

市町村単位で2時間前に雨量を把握

県単位で半日前に把握

地方単位で半日前に把握

半日先・2時間先までの線状降水帯予測のそれぞれで定量目標を達成した。半日前の予測の空振りを減らし、2時間前の検出率を向上させた。

2時間先予測 (80mm/3hr)

半日先予測(発生予測)

SIP前

半日先と95%
２時間先の 空振率
予測精度
発生頻度に対目標設定 する予測頻度 20倍
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

SIP前

定量目標

SIP後10%程度削減

79.5%(15.5%削減)

検出率

実際と同程度(1~2倍)2倍

最大値
雨量予測

定量目標

SIP後

24%10%程度向上

36%(12%向上)

実際の雨量に対して、20％過小に予測観測された最大雨量と同程度の雨量を予測

過小も過大も無い予測
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

2種類の半日前予測の特徴
線状降水帯インデックス修正版

メソアンサンブル版

色塗り:線状降水帯が発生する可能性の高い地域（環境場を用いた予測のため、警戒域は広域となる→捕捉率は高いが、一致率が低い予測）

青楕円:メソアンサ
ンブル予測により、予想された線状降水帯の位置

赤楕円:実際に発生した線状降水帯の位置
雨量予測値から線状降水帯を抽出・予測している
ため、インデックス版と比較して警戒域が絞られる→捕捉率は低下するが、一致率が高い予測）
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用■気象庁:線状降水帯の半日先予測予測が出なかった。

■SIP:線状降水帯の半日先予測

２０２２年７月４日（高知県）の事例■線状降水帯の発生状況（顕著な大雨に関する情報）
4日から5日にかけての深夜に高知県で１回発生

地域:インデックス版（主に高知県南と太平洋に広く予報）
MEPS版（高知県の一部）
期間:5日深夜（午前0時ー１時頃）

オレンジ色楕円:MEPSにより線状降水帯が予測された地域

赤色楕円:
顕著な大雨情報:
線状降水帯が発生した地域※SIP-MEPS版では、線状降水帯の発生について、より警戒が必要な地域（高知県と愛媛県及び徳島県の一部）を絞ることができた。
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

半日先予測の精度検証（2022年）• 顕著な大雨に関する情報にインデックス修正版
メソアンサンブル版
限定すると、捕捉率は52%・捕捉率:94.7%
・捕捉率:34.9%
・一致率:4.3%
・一致率:20.5%• インデックス版と比較して・発令率:17.2% 見逃しが非・発令率:1.6%
一致率が15%向上
常に少ない
・発生率:0.8%・発生率:0.8%• 発令率が発生率に近い→ 空振りの少ない予測
メソアンサンブル版におけるA～Dのサンプル数（対象:朝と午後の予測）
朝倉市

日田市

東峰村

A02011000222B11101111212C32241334633

D240239241239241240240239234238237

予想
実
況

ありなし

あり

A

Bなし

C

D

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

阿蘇市 北九州市 八女市 うきは市 熊本市 鹿児島市 八代市

人吉市

赤数値:気象庁「顕著な大雨に関する情報」が発表された事例
Aの赤数値:7/18, 9/18
Bの赤数値:7/18
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

2021年度にSIP観測網が完成

下甑天草市

⾧崎

福岡大 気象研

NIED

日本アンテナ・NICT

ドップラーライダーSIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

地デジ水蒸気観測の原理と優位性
 放送局や測定装置の位相雑音を相殺して、伝搬遅延をピコ秒の精度で測定
 水蒸気量変化を線上の積算値で計測

データ同化におけるインパクト調査
地デジ

アメダス

 データ同化における優位性

一地点の観測が影響を与えるエリアがアメダスなどの地上気象観測よりも広い

 競争性ある価格設定

小型・安価・安定した観測装置とクラウトによるデー
タ収集配信

A4サイズ（予測）強雨域の過大バイアスを4％削減した(2021年8月12日事例)

位置ズレ補正手法により強い雨が広がり過ぎる欠点を地デジが補完
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

 国際展開の可能性

SIPの枠外だが、NICT予算で地デジ欧州方式に対応した測定装置を開発中
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
2022年6月29日にプレス発表

線状降水帯の2時間先予測に資する 水蒸気観測網を整備完了し、気象庁とデータ連携
・2022年6月から九州地方でフルスペックでの水蒸気観測を開始。７月５日に航空機観測実施
・気象庁の線状降水帯の集中観測に参加し、 陸上における水蒸気観測で中心的な役割を担い、気象庁にリアルタイムでデータ提供。
・気象庁が2021年度補正予算でSIPと同型のマイクロ波放射計 17台を導入。
・気象庁の予測精度改善のため、SIP期間の全データを提供。

水蒸気ライダー

水蒸気ライダーマイクロ波放射計

航空機観測

地上デジタル放送を用いた水蒸気観測網
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

2時間先予測の方法：位置ズレ許容ブレンディング予測（特許技術）

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

過去雨量統計から30年に一度の確率雨量を定義

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

避難判断支援に資する予測情報の提供状況
7月10日事例

7月 9日 16時
10日1時頃以降に発生可能性が高いと予測

7月10日 1時頃
線状降水帯となる可能性がある降雨域を検出

7月10日 1時30分頃
２時間先までに線状降水帯となる可能性が高いと予測

半日前

観測研究の成果(sub2)

半日前から２時間前まで線状降水帯の発生位置を予測で絞り込むことに成功

予測研究の成果(sub1とsub3)
2時00分
SIP基準での線状降水帯
自動検出

2時頃
警戒レベル4相当

3時29分
顕著な大雨情報
SIPの検出技術が気象庁に実装された

5時30分
大雨特別警報警戒レベル５

1時50分 土砂警
2時2分 洪水警報(鹿児島県 伊佐市)

自動音声電話やポップアップ等
で自治体へpush型配信を実施
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

検出技術の成果(sub1)

2時間先予測で降雨の継続を予測
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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
SIP版の線状降水帯の2時間先予測の精度検証（気象庁速報版降水短時間予測との比較）

見逃し
少位置ズレ補正のインパクト検証
特許技術の位置ズレ補正手法の効果を統計的に調査した(2019-2020年21事例)。
特に線状降水帯の発生初期において気象庁速報版降水短時間予測に対して、10%程度上回る検出精度の向上（24％→36%）を確認した。

（2021年7月10日の事例において）

地デジ水蒸気の同化によって過大バイアスを4％改善（2021年8月12日の事例において）
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

位置ズレ補正手法
SIP2時間予測

SIP2時間予測

水蒸気同化あり
SIP2時間予測

速報版降水短時間予報
位置ズレ補正なし
位置ズレ補正あり※ 21事例の平均
SIP2時間予測では、観測された3時間積算雨量に対してほぼ同じ値の雨量を予測できた。

気象庁予測
気象庁予測

見逃し
多

水蒸気ライダーの同化によって捕捉率を3％改善
空振率を5%改善

3時間積算雨量の最大値比

POD-SR diagram

空振り
多

空振り
少• 位置ズレ補正により負バイアスを改善 → 発生の見逃しを減らすために有効• 捕捉率も0.36まで向上し、実際の強雨域をある程度捉えている。
• 3時間積算雨量の最大値を高精度に予測• さらに水蒸気同化により、捕捉率も空振率も同時に改善している18

（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
2022年8月9日
15時～17時の予測雨量

HPC版線状降水帯
全国展開可能性検証
山形県で50年に1度の大雨

2022年8月3日
9時～11時の予測雨量

青森県で50年に1度の大雨

2022年9月23日
21時～23時の予測雨量

静岡県で50年に1度の大雨

2022年7月15日
21時～23時の予測雨量

2022年度は例年と異なり、東日本で線状降水帯が多く発生した。

宮城県で50年に1度の大雨

5年次にクラウドHPCの全国展開に成功
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

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（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用
SIP第2期の成果
SIP第2期以前
テーマ５
研究
成果
一覧表

半日前に線状降水帯の発生を予測することは不可能だった.
夜間に避難が必要

・自動検出技術をR3年度気象庁へ実装
・半日前に発生の可能性を診断・自治体へ情報提供
・半日前の予測精度の改善に成功(新手法の開発)
・自治体のニーズに最適化した配信方法の提案

SUB1
線状降水帯の正確な雨量予測は不可能だった.

SUB2線状降水帯の雨量予測に必要な観測が無かった

SUB3
線状降水帯の雨量予測に最適な予測法が無かった
SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

SIP第2期終了後半日前に線状降水帯予測を可能に.
日没前避難を実現
気象庁が線状降水帯の現況把握情報を配信。
半日前予測も開始された

・世界初の地デジ水蒸気観測網の整備完了
・地デジ導入による予測精度向上の確認
・データ配信クラウドの試験運用開始
・地デジ事業化にむけたプロモーション強化
・社会実装可能なビジネスモデルの構築
・気象庁に水蒸気観測データをリアルタイムで提供
・東京都がMP-PAWRの導入を表明

線状降水帯の正確な雨量予測が可能
避難エリアを特定

・現在の技術を上回る精度の予測精度を確認
・雨量と降雨の稀さを提供し、避難エリアを特定・予測技術に関して特許を出願
・クラウド版予測システムを試作、全国展開を可能に
・全国で発生した線状降水帯を高精度に予測・一日当たり13万円で予測を可能に(低コスト化)

線状降水帯の正確な雨量予測が可能避難エリアを特定

民間による、低価格な水蒸気情報提供の事業化

民間気象会社による、低価格な雨量予測情報提供の事業化

半日前可能性
検出率を上げ、同時に地域を絞り込むことで自治体のセカンドオピニオンとして半日前の避難判断を支援

2時間前の線状降水帯の検出率を大幅に上げ、同時に地域を絞り込むことで災害発生前の直前避難判断を支援。

水蒸気同化により見逃しと空振を同時に減らすことができた20

（テーマ５）線状降水帯の早期予測及び発達予測情報の高度化と利活用

自治体防災担当の目線でみたテーマ5の成果
自治体のニーズ位置ズレを周囲の自治体まで許してもいいので、警戒レベル4相当、またはそれ以上の、大雨が降るかどうかを、レベル4発表の数時間前までに予測してほしい。空振りはある程度許容するので、検出率を上げてほしい（見逃しは困る）。
ただし、県よりも広い範囲で予測されるとさすがに緊迫感はない。
テーマ5の成果（自治体防災担当のコメントや感想から成果をまとめた）①半日前予測は“気づき”で活用するが、その段階で、県以上の範囲に広く予測されると、緊迫感がない。
メソアンサンブル版予測で、県以下の絞り込みを行った上で、オレンジの楕円が集中的に表示されると、緊迫感があり、事前対応しようと思うきっかけとなった。
②現在の雨の分布に重ねて、「2時間先予測による楕円表示が、自分の自治体の近くに、高頻度に、示される」と「大雨が降る」という危険性を認識するきっかけとなり、災害対応の判断の背中を押した（客観的情報が有り難い)。
③「空振りが多いと使わない」。位置ズレ補正手法で検出率を上げるが、水蒸気同化は同時に空振りも減らす。

テーマ5の数値目標達成度
半日先予測
検出率

目標
できるだけ下げない
県単位で発表達成状況
100％と52％の2種類の予報を提供
県単位に絞り込み可能

空振率10%程度削減

79.5%(15.5%削減)

発生頻度に対する予測頻度実際と同程度(1~2倍)2倍程度まで抑制

SIP 国家レジリエンス（防災・減災）の強化

2時間先予測

目標

達成状況

検出率

10%程度向上

36%(12%向上)

空振率できるだけ上げない、
避難地区単位まで許容80%3時間観測雨量に対する予測値の比100%前後100.3%
21