一一一情報の広場≡≡≡

チベット高原における3次元ドップラレ」ダ試験運用・観測報告＊

小池俊雄＊1・清水収
上野健一＊5・藤井秀

住明正＊9・上田司＊2・城 岡竜一＊3・山田広幸＊4
幸＊6・刻
黎平＊7・安成哲三＊8
博＊10・上野精一＊11・山崎孝＊12

1．目的と経緯

蒸気を含む大気観測と合わせて，メソスケールでの降チベット高原上の顕熱・潜熱輸送のアジアモンスー水系（降水量とそれに伴う風系）の観測が必要となる．

ン変動に果たす役割を解明するために，高原独特の非そこで，TRMMによる降水量算定アルゴリズムの開一様な地表面状態とその上での降水環境を，地上観測発・検証と雲物理過程を含むチベット高原での降水系と衛星により定量的に把握しモデル化する研究が始の動態の解明の目的で，チベット高原での3次元ドッまっている．このような高原スケールの乾湿分布が，プラレーダ観測計画が1994年に立案された．これは，どのように形成され維持されているのかを把握するに宇宙開発事業団（NASDA）のTRMM検証実験とアジは，高原スケールの降水分布観測が必要となる．高原

アモンスーンエネルギー・水循環観測研究計画

スケールでの降水量の把握には，衛星の利用が不可欠（GAME）のチベット高原観測プロジェクト（GAME−で，特に1997年11月に打ち上げられた熱帯降雨観測衛

Tibet）との共同観測研究である．高地・寒冷条件を考星（TRMM）による降水の3次元観測に期待が寄せら慮したレーダのハード・ソフトの検討，NASDAによれている．一方，高原上の雲物理過程を含む降水系のるレーダ製作，長岡技術科学大学での試験運用，レーメカニズムと降水量の時空間分布には不明な点が多ダの中国への輸入及びチベット高原でのレーダ運用にい．

これらの降水系の動態を解明するためには，地表関する中国政府との交渉などを経て，1997年8月16日

面でのエネルギー・水フラックス観測および雲水・水未明，高原中央部に近い那曲（ナチュ）にレーダが到着した．NASDA及び日本無線（JRC）の支援を得て，＊3D

Doppler

Radar

Test

Operationonthe

TibetanPlateau．

日に，GAME−Tibet＊1Toshio

Koike，長岡技術科学大学環境・建設系．

＊2Shuji

Shimizu，宇宙開発事業団地球観測データ解析

研究センター．

＊3Ryuichi＊4Hiroyuki＊5Kenichi＊6Hideyuki＊7Liu

Yamada，北海道大学大学院理学研究科．
Ueno，滋賀県立大学環境科学部．

Fujii，長岡技術科学大学環境・建設系．

＊8Tetsuzo

Yasmari，筑波大学地球科学系．

＊9Akimasa

Sumi，東京大学気候システム研究セン

ター．

＊10Hiroshi

Uyeda，北海道大学大学院理学研究科．

＊11Seiichi

Ueno，宇宙開発事業団地球観測データ解析

研究センター．

Yamazaki，宇宙開発事業団地球観測セン

Observation

Period観測が実施されるに至った．

2．観測体制使用したレーダは宇宙開発事業団の所有するTRMM検証用可搬型気象ドップラレーダで，周波数9．410GHz，観測半径が128kmの強度観測モードと64kmのドップラ観測モードを有しており，それぞれPPI（一定仰角で方位角方向に走査した断面）観測，RHI（一定方位角で仰角方向に走査した断面）観測が可能である．これらを組み合わせ，次の5つのパターンを基本として10分毎の連続観測を10日間実施した．

1）64kmモードでの3次元ボリュームスキャン（9仰角）：5分間

ター．

◎1998

Pre−phase2（POP2）の一環として，チベット高原上で試験運用・

Shirooka，北海道農業試験場

Liping，中国科学院蘭州高原大気物理研究所．

＊12Takashi

早速設置作業に取り掛かり，1997年8月31日〜9月9日本気象学会

1998年6月

2）128kmモードでの2仰角でのPPI観測：1分
61チベット高原における3次元ドップラ・レーダ試験運用・観測報告484

水平スケールは約10kmであった．今回の観測では，中・下層での一般風が弱いことが多かったが，このような渦のパターンが多数観測され，竜巻の漏斗雲のビデオ撮影にも成功した．

3．3

層状性降水

対流性降水ばかりではなく，層状性の降水も観測された（第4図）．地表から0．5km付近の高度に0。Cレベルに相当するブライトバンドが広がっている．エ
コー頂はドップラ速度では海抜高度13km以上にまで及び，雪・氷晶が高いところまで存在しているのがわ

第1図

TRMM検証用可搬型気象ドップラ・かる．また，広い範囲にエコーが広がり，層状の構造レーダをしているのがわかる．このような降水ではVAD法を用いて観測点上空での風のプロファイルを求めるこ間3）64kmモードでの鉛直一次元上向き観測：1分
間4）64kmモードでの雨量計方向のRHI観測：1．5
分間5）64kmモードでの降水系追跡のためのRHI観測（オプション）：1．5分間とが可能である．

3．4

日周変化

今回の観測では午前中には晴れ，午後には対流雲が発生，夕方に激しい降水となった後，層状になるという日周変化が典型的パターンであった．第5図は3次
元データセットから作成したエコー面積の時間変化である．夕方の対流性降水に対応する大きな反射強度のまた，レーダ観測範囲内の7か所に雨量計が設置さピークが9−11UTC（15−17LT）に存在している．これ

れ，レーダ設置地点にはビデオカメラによる降雪粒子に対応して，地上風速の日変化からも，夕方から夜半観測装置（粒径分布，落下速度等）が設置された．レー

にかけて風速が顕著に増大することが観測された．

ダ運用にあわせて12回のGPSゾンデ観測も実施された．

3．5地上雨量計
那曲流域内の7か所に雨量計を設置し，約2週間にわたり10分間降水量を測定した．高原上ではモンスー

3．チベット高原での降水系の特徴と定量観測

ン期も標高や気温の状態により降雪がもたらされるた

3．1背の高い対流セル
今回の観測では，日変化に伴い，昼過ぎから夕方にめ，内4地点には重量式降水量計を初めて導入した（第かけて非常に背の高い対流雲が多数観測された．第2終え，レーダデータとの比較解析を進めている．レー

6図）．当初の目的である観測地点の確保，動作試験を

図はその一例で，エコー頂が高度12km，海抜高度にすダサイトでは8月21日から9月10日の20日間に27mmると約17kmにまで及んでいる．このエコーは，ドップラ速度から推定すると，レーダサイトから40km付近に強い収束があると考えられ，さらに，その下層にの降水量が観測され（平均気温7．5。C，風速2．3m／s），は約1．5kmの厚さで，10m／s以上のドップラ速度を標高4500m地点では19％，4800m地点では28％の降水の捕捉率が低下することが試算された．現地では雨足が地上に届かない降水雲が数多くみられ，反射強度示すガストフロントが見られる．このようなエコーのと地上降水量の比較の大きな課題となることが示唆さ

通過時には地上で霰や雷が観測されることが多く，まれる．

た，発達した対流雲の周辺には，4km〜5kmにも及ぶ3．6厚さのアンビル層が0。Cレベルよりも上の高度で見らTRMMで提供される高原スケールのデータは月単れることもあった．

3．2

渦状擾乱

降水の空問分布の算定

位の降雨量のプロダクトであり，高原上の降水変動を把握するには不十分である．そのため，TRMMの検証

第3図は対流雲内で渦が観測された事例である．渦を行なうと同時に，3次元ドップラレーダとTRMM

はドップラ速度の極大（＋7．8m／s）・極小（一7．5m／s）

を組み合わせたアルゴリズムの開発を行なう必要があのペアとして出現し，強い反射強度の部分と一致した．

る．第7図は，レーダで観測した反射強度とドップラ

62

天気

45．6．

‑y h I i:

3 ‑ *JC:

y77 v

485

*: ffil ' 1RHI ( 1028 UTC O1 SEP. 1997 ) Az.= 52.0

LLl>LLI<604035302520181614121086159LLI

cD
LU

O>aD
<HIOLLJI

18161412108620(b) DOPPLER VELOCITY (ms 1)16128642O2‑46‑830
1 O DISTANCE
20 FROMRADAR (km)O^*2 l‑1250

1997 F 9 FI I l028 UTC (LT=UTC+0600) o:) f L *‑ 152.0
1/‑(a)i, (b)y7(jlE; * i ) i;T ' ' : . :U tL( )v,*.tr

1 *: n;h 7hii'+', o:)f L '* :L L i Tr.

1 ‑ ) RHI.
/ > #' : .

PPI ( 0810 UTC O1 SEP. 1997 ) EI. = 2.5 (deg.)(a) RADAR REFLECTIVITY (dBz) (b) DOPPLERVELOCITY (ms‑')O,‑1 O<i<‑20I lllal,ER'I

LLO
I
HoC ‑30Oz ‑40,iJ8R;;=*.

z<O ‑60

O I O 20 30 40 5060 O

DISTANCE EAST OF RADAR (km)9 153 l1998

f 65B‑50I̲e

1 O 20 30 40 50 60

DISTANCE EAST OF RADAR (km)20 25 30 35 40 60 ‑16‑12 ‑8 6 4 2 O 2 4 6 8 1216
1997 Fi 9I I FI0810 UTC)fq7fi l2.5Ol) PPI63

486

y h ‑" =1 :ee3 '‑'‑ * t

y 7' v‑fFI 'i; u*RHI ( 1808 UTC O1 SEP. 1997 ) Az.= 214.0
1816LLl

J<604035302520RADAR REFLECTIVITV d BZ

14121086159161286LUcD

OGO<H:C(D̲LLll

181614121086(b) DOPPLER VELOCITY (ms‑1)

4I20lWl‑‑,O1020‑4‑6‑8･t

4030ab.

50‑12‑1660

DISTANCE FROM RADAR (km)i 4 I

1997 P9 I I E11808UTC ) 1 f L +‑ 1214.0 ; e(b)y731/l) RHI(a) J(^,:.

ECHO AREA ( Z = 7.5 km ASL ) O1 SEP. 19975000

̲ ̲‑ ‑‑‑*ii,L ̲̲̲ L ̲ , ̲t̲̲ li‑‑̲ .̲ ̲ L .̲ ̲ft̲ ̲ ̲ L ̲ ̲̲̲L̲ ‑L‑ ̲L̲
1̲̲L‑L ̲̲L ̲̲LL̲lit‑r‑‑ii‑ ‑* ‑h‑‑‑t‑‑‑‑*ft
It‑ ‑‑ ‑‑ ‑‑‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑‑L‑ ‑ ‑‑ ‑i ‑L‑‑
i!ir r<[Ir rs I4rt‑r '‑Irl ‑' riIri!
r r I r!
‑‑‑r‑‑
i $ll it̲ I̲L‑‑L‑I I̲LIi l2000 ̲L̲̲Il
̲ L̲̲L̲ L̲ ‑‑L̲̲l
J
IIJIII
Ii‑‑ ‑r‑ ‑ ‑‑ ‑ ‑ ‑‑ ‑‑ ‑‑h‑‑r‑‑r‑‑r‑II
IIIII II t{i If.i tIitIIIl!I itII Ii iIiIl}
s1liLII i i l‑L‑ ‑L‑l i IiI III!1iJii1Ii I‑l ‑‑L‑‑ ‑ ‑L‑
OOII lf
1 2 1 4 1 6 1 8 20 22 24
4000=‑‑h‑‑ ‑l‑ ‑,,‑ ‑ ‑‑h‑‑ ‑lt‑h‑ ‑h‑ ‑ ‑ ‑ ‑ ‑h‑ ‑fr‑

jrr

‑L‑ ‑ ‑‑ ‑r

JLU

ac 3000‑ ‑‑ ‑ ‑ih‑rr

L‑ ‑itrrr ‑r‑j‑‑̲L̲ ‑rlrt̲L̲̲1̲̲ ̲l̲̲

‑ ‑‑r‑ ‑t‑ ‑h‑̲L ̲l‑ ̲L̲ ̲L̲ ̲l1 OOO

f‑‑h‑l‑st‑ ‑ ‑‑ ‑‑ ‑2 4 6 8 10 Tl M E(UTC)I > Io dBZ I > 15 dBZ I > 20 dBZ I > 25 dBZ I > 30 dBZ I > 40 dBZ5l

1997 F9)r I' ' *64

I I EIOOO0‑2400UTC) )Z IF f TP l5),7‑)R i * 'IO dBZJi )"I :}4 i i r I 7 5km(1/:"., 61)> 3 kmt : .

¥¥f!/ 45.

6.

487

チベット高原における3次元ドップラ・レーダ試験運用・観測報告（a）RADARREFLECT董VITY （b）RAlNFALL RATE（dBZ〉04010冒

邑（mm／hr）

0．1

6．007SEP．19978だσ）

●6工

64206

78TimelUTC】

96789Time［UTC］

第7図 レーダサイト上空の鉛直プロファイル．

（a）レーダサイトにおける反射強度の鉛直プロファイルと（b）ドップラ速度分散から推定した粒径分布を用いて算出した降水強度（落下速度分布を仮定）．

レーダはモンスーン期開始前の5月下旬より，モンスーン期終了までの9月中旬まで約4か月間連続運転される予定である．種子島宇宙センターより打ち上げ
第6図

重量式降水量計（アメリカ・ETI社製）

られたTRMMは順調に大変興味深いデータを取りっづけており，TRMMとチベットレーダを組み合わ速度分散から降水量を求めた結果である．このようなせたチベット高原でのエネルギー・水循環の動態の解解析から，エコーパターンと降水量の関係を把握し，明に期待が寄せられている．1998年はレーダの運用だ、

TRMMによる高原スケールの降水算定アルゴリズム

けで日中から延べ18名の研究者がチベット高原を訪れ，GAME−Tibet全体では，豪，韓，米，独も加え，ヘ適用させることが今後の課題である．

観測に参加する研究者の数は約100名に達する予定で

4．1998年10P計画

ある．過酷な自然環境下での観測ゆえに，完全かつ確1998年はGAME全体の集中観測期問（10P）である．GAME−Tibetでは自動気象観測機，境界層タ実なデータ取得が望まれている．世界初の高原上でのワー，乱流観測装置，GPSゾンデ，エアロゾンデ（無アモンスーン変動解明に至る研究の飛躍的進展につな線操縦の小型航空機による大気観測機器），マイクロ波がることを期待したい．

放射計，土壌水分計，雨量計，水位計等ともに，3次元ドップラレーダを用いた集中観測を予定している．

1998年6月

3次元ドップラレーダデータが，メソ降水系からアジ

なお，GAME−Tibetの観測速報は，http：／／mon−soon．nagaokaut．acjp／tibet／にて公開中である．

65