〔解説〕

₄₁₂ ：₁₀₇ （衛星気象学；熱帯気象）

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明―₂₀₁₈年度日本気象学会賞受賞記念講演―

重1 ．はじめに

尚一＊当時，学位論文完成後に Wei Kuo Tao さんのお世

このたびは，日本気象学会賞という大変栄誉ある賞

話で NASA ゴダード宇宙飛行センター（GSFC）に滞を賜りましたことを深く感謝いたします．推薦ならび在させていただく予定になっていました．前年（₁₉₉₉に選考していただきました先生方に御礼申し上げま年）夏，里村先生に学位論文完成後どこか海外に行きす． 受 賞 対 象 と な っ た 研 究 は， 熱 帯 降 雨 観 測 衛 星

たいと相談すると，その前年（₁₉₉₈年）に開催された（TRMM：Tropical Rainfall Measuring Mission）なし

COARE₉₈で里村先生が「膨大な ₃ 次元 CRM 計算とそにはあり得えません．打ち上げまでの困難な道のり．

の結果に基づいた議論に圧倒される思いがした」（中澤

ミッション運用中止という危機．これらを乗り越え，

ほか ₁₉₉₉）という Tao さんを挙げられました．Tao

当初予定の ₃ 年 ₂ ヶ月を大幅に超えた約₁₇年に及ぶ長さんとは，COARE₉₈期間中に柳井迪雄先生のお誘い

期観測（岡本ほか ₂₀₁₆）を実現させた日米の TRMMで参加した夕食会で隣になって挨拶していたのでメー関係者の皆様に深く感謝します．

ルを送り，その年（₁₉₉₉年）の秋，米国での国際会議

2 ．Spectral Latent Heating（SLH）アルゴリズ
ム

2.1 TRMM に関わるきっかけ

京都大学大学院に在学中だった₂₀₀₀年春頃，高薮

参加後に NASA/GSFC を見学させてもらいました．
その際，学位論文完成後に滞在させていただく事になった訳ですが，なかなか完成できず，Tao さんに約束を忘れられてしまうのではないかとヒヤヒヤしながら「奮闘」していました．

縁さんから TRMM 降雨レーダ（PR）用の潜熱推定ア

公聴会も終えて₂₀₀₀年₁₀月末，NASA の TRMM サ

ルゴリズムを共同開発しませんかというお誘いの電話

イエンスチーム会合にあわせて渡米しました．同会合をいただきました．高薮さんは気象集誌（JMSJ）に投に誘って下さった沖

稿した論文 ₂ 編（Shige ₁₉₉₉；Shige and Satomura

熱推定アルゴリズムの開発が必要で，そのためには

₂₀₀₀）の編集委員を担当して下さり，特に雲解像モデ

CRM を使える人が必要なんだと，熱心に宇宙開発事ル（CRM）を使っていた ₂ 本目の論文がきっかけでお業団（NASDA）の招聘研究員に誘っていただきまし

誘い下さいました．高薮さんは私がすでに助手になった．この時，後継ミッションの名称が全球降水観測計ていると勘違いされていたようでしたが，まだ学位論

画（Global Precipitation Measurement；GPM）であ

文完成に向けて奮闘中だった上，アルゴリズムのアのることも教えていただきました．ただ，当時，時間ス

字も知らなかったので，指導教員の里村雄彦先生と相ケールの短い現象に興味があったので，TRMM 衛星

談してお断りしました．

通過時のスナップショット観測は使えないという思い

理子さんに，日本では PR の潜があり，TRMM への関心は薄いもので，沖さんのお＊誘いを断ろうと思っていました．

京都大学大学院理学研究科．

2.2 NASA/GSFC

shige@kugi.kyoto-u.ac.jp―₂₀₁₉年 ₄ 月₁₀日受領――₂₀₁₉年₁₀月 ₆ 日受理―

Ⓒ ₂₀₂₀

日本気象学会₂₀₂₀年 ₁ 月

滞 在 し た Mesoscale Atmospheric Processes

Branch は，まさに TRMM 研究の中心地でした．周りの会話で Japan という単語がよく聞こえてくるし，日27

28

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

本訪問予定（事情でキャンセルになりましたが）のSong Yang に言うと，「層状性領域上空で卓越する雪NASA/GSFC センター長が日本人達を驚かせるために対して PR は感度がない点は，どうするんだ？」とに持って行くという日本語名刺の作成に協力するうち指摘されました．さらに，「TMI は雪にも感度がある」に，このまま日米共同の TRMM に背を向けていいもと．このとき「マイクロ波放射計なんて赤外放射計にのだろうかという思いが浮かんできました．しかも毛が生えた程度」という私の認識が完全に誤りである

TRMM といえば日本が開発した PR（岡本・重 ₂₀₀₈）

ことを悟りました．それから層状性の推定法についてだと思っていたのが，周りは米国が開発して TRMM

考えを巡らし，加熱の上層と冷却の下層の境界にあたに搭載したマイクロ波放射計（TRMM Microwave

る融解層をうまく使えれば，という思いに至りました．

Imager；TMI）の話ばかり．当時，「マイクロ波放射

潜熱推定アルゴリズム開発には Tao さん達の God-

計なんて赤外放射計に毛が生えた程度のもんだろう」

dard Cumulus Ensemble（GCE）モデル（Tao andという誤った認識を持っていたことも手伝い，反発心

Simpson ₁₉₉₃）を使わせていただくことにしました．

が芽生えてきて潜熱推定アルゴリズム開発をやろうと別の CRM を使ってしまうと，推定結果の違いがアル

思うようになり，沖さんに高薮さんとの共同でもよけ

ゴリズムに因るのか，CRM に因るのかの分からなくれば潜熱推定アルゴリズムの開発を NASDA でやらせなってしまいます．そして何より GCE には潜熱推定てもらいますと連絡しました．

アルゴリズム開発のための機能が満載でした．帰国直

Tao さんにも決意を伝えると， ₃ つの潜熱推定アルゴリズムを TRMM データに適用して比較した論文の原稿（Tao et al. ₂₀₀₁）を下さいました．この論文を読んで，Tao さんはすでにその₁₀年も前に潜熱推定アル

前に Steve Lang さんから GCE のコードを丁寧に説明していただいた事がとても役立ちました．

2.3 アルゴリズム開発

₂₀₀₁年春，NASDA に赴任して高薮さんとの PR 用

ゴリズムの論文（Tao et al. ₁₉₉₀）を出版していることの潜熱推定アルゴリズムの開発が本格的に始まりましに驚きました．さらに，この論文で適用されている他

た．降水頂（降水域の上端高度）を指標として PR のの ₂ つのアルゴリズム開発者 Bill Olson と Song Yang

降水プロファイルを統計的に表示する Spectral plot

が私と同じ並びの部屋にいることに気づき，NASA/（Takayabu ₂₀₀₂）を基礎にアルゴリズムを開発するこ

GSFC の研究者層の厚さに衝撃を受けました．新田とになり，後に高薮さんのご提案で Spectral Latent

勍先生は日本側初代 TRMM プロジェクト・サイエン

Heating（SLH）アルゴリズムという名称になりまし

ティストに就任して，「米国ではすでに具体的な研究

た．

活動の取り組みが行われている．それに比べて，日本

まずは，GCE シミュレーションデータから降水頂のチームはまだ予算の裏付けもなく，大きく出遅れて

PTH をパラメータとする対流性と層状性の潜熱加熱いる」（寺門 ₂₀₁₅）と感じられたとの事ですが，私もプロファイル LHconv（PTH, z）と LHstrat（PTH, z）の

日米のあまりの差に圧倒されました．

参照テーブルを作成し（第 ₁ 図 a，b），

ただ，論文を読んでみると PR に適用可能なアルゴ

LH（z）＝Pconv・LHconv（PTH, z）
＋Pstrat・LHstrat（PTH, z）
（₂）

リズムは Convective Stratiform Heating（CSH）アル

によって推定するようにいたしました．降水頂で分けゴリズム（Tao et al. ₁₉₉₃）だけで，他は TMI 用のアることで，CSH アルゴリズム［式（₁）］が考慮に入れルゴリズムでした．CSH アルゴリズムもていない背の高さが異なる対流性降雨の潜熱プロファ

LH（z）＝Pconv・LHconv（z）＋Pstrat・LHstrat（z）（₁）

イルの違いを表現できるようになりました．ただ，NASA/GSFC で Song Yang に指摘された「層状性領と，事前に CRM シミュレーションで用意した対流性域上空で卓越する雪に対して PR は感度がない点」を

潜熱プロファイル LHconv（z）と層状性潜熱プロファイ

考慮できていません．PR の鉛直情報を使うのは対流

ル LHstrat（z）に，PR から得られた対流性地上降水強だけで，層状は CSH アルゴリズム［式（₁）の右辺第度 Pconvと層状性地上降水強度 Pstratを掛けて足し合わせ

₂ 項］のようにするしかないかと諦めかけましたが，て推定するもので，PR による降雨 ₃ 次元データは活高薮さんに NASA/GSFC 滞在時に考えていた融解層用されていませんでした．

の利用について相談し，降水頂が融解層を超える深いPR による降雨 ₃ 次元データを活用したアルゴリズ

層状性降雨については融解層の降水強度 Pmを指標とムの開発を考えていると TMI 用アルゴリズム開発者

して使ってみる事になりました．ダメ元で，融解層の

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〝天気

₆₇．₁．

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

第₁図

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SLH アルゴリズムの参照テーブル（a）対流性降水，（b）層状性降水，（c）
深い層状性降水．Shige et al.
（₂₀₀₄）の Fig. ₅ ．ⒸAmerican Meteorological Society. Used with permission.

降水強度 Pmを指標とする参照テーブルを作成し（第 ₁al.
（₁₉₉₃）のアルゴリズムは単純過ぎると感じていた私

図 c），Consistency Check（CRM シミュレーション

は，SLH は絶妙なバランスをとれたと考えました．

データから PR で観測可能な降水プロファイルの情報だけをインプットとしてアルゴリズムで再構築した潜熱加熱プロファイルとシミュレーションされた潜熱プ

2.4 見かけの熱源・消失源の推定

SLH の最初の論文（Shige et al. ₂₀₀₄）では，CRM

シミュレーションデータだけを使った Consistency

ロファイルとの比較）を行ったところ，良い一致が得

Check でしたので，次に PR 観測データに適用した

られ，「これは行ける！」と歓喜しました．振り返って

SLH アルゴリズム推定値の検証を行いました．比較対

考えれば，熱帯域ではメソ対流系に伴う層状性潜熱プ

象は，南シナ海の特別観測データから熱収支解析に

ロファイルの鉛直構造は大きく変化しないため

よって求められた潜熱プロファイル（Johnson and（Houze ₁₉₈₉），降水頂を使わなくても融解層の降水強Ciesielski ₂₀₀₂）です．SLH の推定値は，熱収支解析

度で十分という訳でした．

で得られた対流圏上層にピークを持つ top heavy なプ

さらに，Tao さんの水物質の保存則に基づく潜熱推

ロファイルにほぼ近いものの，融解層付近に ₂ 次的な定法（Tao et al. ₁₉₉₀）を思い出し，層状性の下層冷却ピークがでてしまい，長い間悩み苦しみました．このの振幅を融解層の降水強度と地上付近の降水強度の差

頃，岡本謙一先生のお誘いで大阪府立大学に異動して（Pm−Pstrat）に比例するようにしました．このお陰で，いましたが，私が浮かない顔をしている訳を尋ねられ

層状性降雨については，地上で無降雨（Pstrat＝ ₀ ）でた岡本先生に，SLH がどうしてもうまくいかなくて悩あっても融解層に降水があれば融解層上層の加熱量とんでいると返事すると，「ええなぁ，高級な悩みで．自下層の冷却量を推定することが可能となりました．

分は予算関係の悩みばかりだ．」と言われたことを懐か

Tao さんは，Tao et al.
（₁₉₉₀）の推定法がうまく行か

しく思い出します．

ず，CSH アルゴリズム（Tao et al. ₁₉₉₃）の開発に向

熱収支解析では，水の相変化に伴う潜熱 LH（真のかいましたが，Tao et al.
（₁₉₉₀）の最良の部分を抽出熱源）ではなく，柳井先生（Yanai ₁₉₆₁；Yanai et al.

し て SLH に 統 合 し た こ と に な り ま し た．Tao et₁₉₇₃）によって導入された「見かけの熱源（apparental.（₁₉₉₀）のアルゴリズムは複雑過ぎる一方，Tao etheat source）」Q₁が求められます．

₂₀₂₀年 ₁ 月

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Q₁≡

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

入れても入れなくても影響を受けません．しかしながss＋v・ s＋wtz＝QR＋LH− ・（s v ）−swz（₃）

ら，対流域と層状域に分けると，融解層付近の鋭いピークが，水平輸送の収束項を考慮に入れなかった場
合にあらわれ（第 ₃ 図 b）
，考慮に入れた場合に消えま

ここで，s は乾燥静的エネルギー，v は水平風，w は鉛す（第 ₃ 図 c）
．これは，層状域における融解層の冷却

直流，QR は放射加熱，−は空間平均を， はそこからの平滑化に，鉛直輸送の収束項だけでなく水平輸送のの偏差を表します． ₁ 段目の式の各項はすべてゾンデ

収束項が大きく効いている事が原因でした．Yanai

観測から得られるもので熱収支解析に対応し， ₂ 段目

and Johnson（₁₉₉₃）のレビューでは，熱収支におけの式が CRM で陽に算出することができ，SLH では放るメソスケール組織化（すなわち層状性プロファイル）

射加熱項 QR を除いた Q₁R（＝Q₁−QR）の参照テーブルの重要性は考慮されていましたが，メソスケール循環を作成して推定しています．式（₃）の ₂ 段目第 ₃ ，₄が水平輸送の収束項に影響を与えることまでは考慮さ項は，それぞれ CRM の格子間隔スケールの運動によれていませんでした．この時，「伝統」を無批判に受ける水平輸送の収束と鉛直輸送の収束で，Yanai and

入れてはならないことを思い知らされました．また，Johnson（₁₉₉₃）のレビューに Traditionally, the eddy

最初の論文（Shige et al. ₂₀₀₄）で行った CRM シミュ

horizontal transport terms − ・s v and − ・q v

レーションデータを用いた Consistency Check だけでhave been ignored. （ここで，q は水蒸気量）とあるは気づかなかったため，独立した地上データによる地

ように，伝統的に水平輸送の収束は鉛直輸送の収束に道な検証の重要性を痛感しました．

比べて小さいと見なされて省略されてきており，日本

水平輸送の収束項のために Shige et. al.（₂₀₀₄）から

語のどの教科書にもそのように記述されています．私

Shige et al.（₂₀₀₇）まで ₃ 年もかかってしまった穴を少もこの「伝統」にしたがって水平輸送の収束を省略ししでも埋めるべく，SLH アルゴリズムを見かけの水蒸て 参 照 テ ー ブ ル を 作 成 し て い ま し た［Shige et al.

気の消失 Q₂の推定にも適用しました．

（₂₀₀₄）の Eq.（₅）］．ある時ふと思い立って水平輸送の収束項を入れて参照テーブルを作成し直して推定してみると，融解層付近の ₂ 次的なピークが消えて熱収支解析と良い一致を示しました（第 ₂ 図 a）．
第 ₃ 図 b，c に示すように，計算領域全体で平均し

⎧ q
q⎧
⎪
Q₂≡−L⎪ ＋v・ q＋w
t
z⎩
⎩
qw
＝NC＋L ・q v ＋Lz

（₄）

た加熱プロファイルは，水平輸送の収束項が領域全体

ここで，L は水蒸気 q が水に相変化するときの凝結熱，の平均で相殺されるため，水平輸送の収束項を考慮に

NC は水の相変化に伴う水蒸気消失項です．以前にト

第₂図

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南シナ海の特別観測データから収支解析（Johnson and Ciesielski ₂₀₀₂）（b）Q₂プロファイルと SLH 推定値の比較．
によって求められた（a）Q₁，（₂₀₀₈a）の Fig. ₇ を改変．Ⓒ
Shige et al.
（₂₀₀₇）の Fig. ₁₁と Shige et al.
American Meteorological Society. Used with permission.
〝天気

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ライして目も当てられない結果だったのですが，水蒸の公開を経て，日米合同 TRMM 科学委員会で NASA

気の水平輸送の収束項を入れていなかった事が原因だと JAXA から正式な TRMM 標準プロダクトとしての

ろうと気づいたからです．水蒸気場は温度場よりも水公開が認可されました．この認可までに，Houze 教授，

平非一様性が高いため，水平輸送の収束は Q₁よりもJohnson 教授，Chris Kummerow 教授などの方々にサ

Q₂でさらに重要になります（第 ₃ 図 d，e，f）．案のポートのお言葉をいただきました．特に Chris Kum-

上，Q₁の推定よりも精度が落ちるとは言え，Q₂の推定

merow には，「おまえ達のアルゴリズムがナンバーワもできました（Shige et al. ₂₀₀₈a；第 ₂ 図 b）．

ンだ．俺たちが有用性を示して TRMM 標準プロダク

2.5 TRMM 標準プロダクト

SLH の開発に携わったお陰で，Bob Houze 教授，Edトにする．」と言って使っていただきました（Elsaesser
et al. ₂₀₁₀）．

Zipser 教授，Dick Johnson 教授といった方々と懇意に

ただ TRMM 標準プロダクトとして公開するまでにさせていただくようになりました（第 ₄ 図）．とくに学

さらに一苦労がありました．既存の TRMM 標準プロ

生の頃に決定的な影響を受けた教科書（Houze ₁₉₉₃）

ダクトの改訂とあわせて公開されることになったのでを著した Houze 教授は，私にとって雲の上のような存すが，改訂された PR 降水プロファイルアルゴリズム

在．その彼が会議で私の横に座って SLH アルゴリズム（Iguchi et al. ₂₀₀₉：井口 ₂₀₁₆）の推定値を入力するについて質問してくるという場面に出くわすと，不思と，再び融解層付近に ₂ 次的なピークがあらわれてし議な気持ちになります．SLH アルゴリズムは，宇宙航まいました．このため，公開を延期し，再び悪戦苦闘

空研究開発機構（JAXA）から研究プロダクトとしての日々が始まりました．その間に開催された NASA の第₃図

₂₀₂₀年 ₁ 月

GCE モデルによるシミュレーション結果．（a）LH，（b）− ・s v の項を入れていな（c）− ・s v の項を入れた Q₁R，（d）NC，（e）L ・q v の項を入い Q₁R（＝Q₁−QR），（f）L ・q v の項を入れた Q₂．Shige et al.（₂₀₀₈a）の Fig. ₂ ．ⒸAmerれていない Q₂，
ican Meteorological Society. Used with permission.
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衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

会議会場のエレベータで鉢合わせた Chris Kumme-

訳するのも面倒でしたので，「溺れてワラをつかむ人

row に挨拶しようとすると，「お前とは口をきかな

は助からない．息の絶ゆるまで，手足の動く限り，陸い．
」というような事を言われました．私の聞き間違いに向かって泳ぐことに投入することだけが助かる道かと思ったのですが，会議のラップアップで我々がだ．」という言葉（坂口 ₁₉₈₉）を心に刻んで悪戦苦闘

データを出し渋っていると非難され，私のヒアリングを続け，層状性域を下層における降水プロファイルの力不足ではなかったことが判明しました．英語で言い特徴で再分類するなどしてなんとか解決し，公開にこぎ着けました．この時の改良については論文にする気力はもう残っていなかったので，アメリカ気象学会発行の柳井先生追悼のモノグラフに掲載された TRMM
潜熱のレビュー（Tao et al. ₂₀₁₆）での簡単な記述にとどまっています．

3 ．GSMaP マイクロ波放射計地形性降雨推定の改良

3.1 GSMaP プロジェクト

JAXA に在籍していた₂₀₀₂年秋，科学技術振興機構（J S T） 戦 略 的 創 造 研 究 推 進 事 業 チ ー ム 型 研 究
第₄図TRMM 潜熱ワークショップ（₂₀₀₇年 ₈ 月
₂₇ ₂₈日）での夕食時の写真．右から左に，Bob Houze 教授，Ed Zipser 教授，Paul
Ciesielski 氏，Dick Johnson 教授，高薮縁教授，Scott Braun 博士，筆者．

第₅図

32

（CREST）における研究領域「水の循環系モデリングと利用システム」の研究課題として「衛星による高精度高分解能全球降水マップの作成」（代表・岡本謙一）
が選ばれ，全球衛星降水マップ GSMaP の開発が始ま紀伊半島における地形性降雨の事例．（a）レーダ・アメダス，（b）PR，（c）GSMaP，（d）
GPROF の降雨量推定値．（e）TMI が観測した₈₅GHz の輝度温度．（f）PR が観測した降水頂．Kubota et al.（₂₀₀₉）の Fig. ₁₅．
〝天気

₆₇．₁．

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りました．PR との物理的整合性を有するマイクロ波

温度を観測しています（高橋ほか ₂₀₀₅a，b，c，d）．

放射計降水推定アルゴリズムの開発を目指したこのプ

海上では，低周波数帯の輝度温度を利用できるため，

ロジェクトで，はじめて電磁波の情報から物理量を推赤外放射計に対して圧倒的に高い精度で降雨量を推定定する本来の意味でのリモートセンシングに関わるよできます．しかしながら，陸面の射出率が高いため，

うになりました．その結果，放射や雲微物理と言った，

陸上では雨雲の存在に関わらず低周波数帯の輝度温度

それまで敬して遠ざけてきた分野が一挙に前景化してが高く，降雨量推定に利用できません．このため，氷戸惑いました．さらに，このプロジェクトが始まって粒子の散乱による高周波数帯の輝度温度低下の情報の間もなくして異動した大阪府立大学大学院工学研究科

みを利用して降雨量を推定するため，海上に比べて精航空宇宙工学分野で，不慣れなリモートセンシングの度が低くなります．

研究で大学院生を指導したり（Shige et al. ₂₀₀₆, ₂₀₀₈b,

GSMaP マ イ ク ロ 波 放 射 計 ア ル ゴ リ ズ ム で は，₂₀₀₉；佐々木ほか ₂₀₀₇；Kida et al. ₂₀₀₉），全く未知

TRMM PR データから求められた平均的な降水プロの航空宇宙工学に関して学部生向けの演習を担当した

ファイルを放射伝達モデルにインプットし，低周波数

りと，新しい経験ばかりで大変でした．ただ，プロから高周波数にわたる輝度温度と降雨量の関係（参照

ジェクトメンバーの方々に教えていただきながら，こテーブル）を作成して降雨推定を行っています

れら新しく出会った分野を勉強していくと次第に面白（Kubota et al. ₂₀₀₇；Aonashi et al. ₂₀₀₉）．通常，陸上くなってきました．関連論文を読んでいくと，NASA/の豪雨は，「冷たい雨」の過程が支配的な背の高い対流GSFC で特にお世話になった Bob Adler さんや George

によってもたらされるため，豪雨は大量の氷粒子に

Huffman さんのお名前に出くわしました（Adler et al.

よって散乱された低い輝度温度と対応する参照テーブ

₂₀₀₃；Huffman et al. ₂₀₀₁）．一般的に（特に海外の）ルが用いられていました（第 ₆ 図 a の黒線）
．すなわ

研究者とは，まず論文の著者として出会い，その後，ち，「Heavy rainfall＝Deep convection」という仮定にその本人と知り合うという流れだと思いますが，この基づいて推定していた訳ですが，レーダ・アメダスや場合は逆で，私は直に知っている人達が何をやってい

TRMM PR で捉えられていた紀伊半島における地形

るのかを後で知ったという流れで，この分野に入って性降雨（第 ₅ 図 a, b）は，活発な水粒子の衝突・併合

いくのに役立ちました．

過程（「暖かい雨」の過程）が支配的な背の低い降水雲

プロジェクトは，久保田拓志さんがメンバーに加からもたらされていました（第 ₅ 図 f）．このため，高わってくれて軌道に乗りました（Kubota et al. ₂₀₀₇）．

周波数帯での輝度温度低下量は小さく（第 ₅ 図 e），

根幹となるマイクロ波放射計降雨推定アルゴリズム

GSMaP も NASA の Goddard PROFiling（GPROF）アは，日本で唯一開発されていた青梨和正さんのアルゴ

ルゴリズム（Kummerow et al. ₂₀₀₁）も，マイクロ波

リズムを基礎に開発され（Aonashi et al. ₂₀₀₉），牛尾

放射計（TMI）から降雨量を過小評価していました（第知雄さんの努力によって赤外放射計を組み合わせた衛₅ 図 c，d）．なお，紀伊半島の地形性降雨における「暖星降水プロダクトの高時空間分解能化が実現されましかい雨」の過程の重要性は，過去の地上降雨レーダのた（Ushio et al. ₂₀₀₉）．

観 測 に よ っ て も 指 摘 さ れ て い ま す（Takeda et al.

3.2 地形性降雨推定の改良

₁₉₇₆；Takeda and Takase ₁₉₈₀；Sakakibara ₁₉₈₁）．

JST/CREST 終了後，GSMaP は「世界の雨分布速

こ の 結 果 を 見 て， か つ て Chris Kummerow に報」として JAXA から準リアルタイムでデータ配信さ「GSMaP に対する criticism がある．客観解析データをれるようになり（可知ほか ₂₀₁₁），様々な分野で利用

利用している点が GSMaP の特徴だが，生かし切れてされるようになりました．特にアジア域での水文学的いない．」と言われたことを思い出しました．その際に応用が盛んになりました．しかしながら，紀伊半島の彼が言及していた論文について問い合わせると，B. J.

ようなアジア沿岸山岳域でマイクロ波放射計アルゴリ

Sohn 教授に連絡してくれて Kwon et al.（₂₀₀₈）の論文

ズムが地形性降雨を過小推定していることが大きな課を知ることができました．彼らの手法は，客観解析

題となりました（Kubota et al. ₂₀₀₉；第 ₅ 図）．

データの地上風速と地形データから算出した地形上昇

マイクロ波放射計は，水粒子（雲粒・雨滴）からの流に応じて，マイクロ波放射計アルゴリズムの降雨量

放射が卓越する低周波数帯（₁₀GHz や₁₉GHz）と氷粒推定値に係数を掛け合わせて補正するというものでし

子の散乱による高周波数帯（₃₇GHz や₈₅GHz）の輝度

た．

₂₀₂₀年 ₁ 月

33

34

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

この論文を読んで，地形性上昇流の情報を降雨量推

地形性上昇流とともに用いている水蒸気フラックス収定値の補正という工学的手法ではなく，沿岸山岳域に束では，地形性上昇流で発生した降水雲が「暖かい雨」

おける降水過程に結びつけた物理的手法で利用したいの過程が支配的な背の低い降水頂を持つ場合（アジアと考えました．すなわち，「暖かい雨」の過程は海から

沿岸山岳域）と，「冷たい雨」の過程が支配的な背の高の湿潤大気が沿岸山岳で強制上昇されることによってい降水頂を持つ場合（メキシコ山岳域）に分ける指標

活発化するため，地形性上昇流が閾値を超えたフット

としては不十分で，これらを分ける環境場の熱力学的プリントを地形性降雨域と判定し，背の低い降水雲の指標を見つける事が課題となりました．

鉛直構造に基づく参照テーブルに切り替えて降雨量を推定するというものです（第 ₆ 図 b）．地形性降雨域を判定する条件に客観解析データからの水蒸気フラック
ス収束量も用いる事によって，紀伊半島での降水量推定を改善できました．ただ，この頃，まだ SLH の4 ．アジアモンスーン域での地形性降雨特性の解
明4.1 降水頂の決定要因

₂₀₁₂年の春か夏，研究室飲み会の ₂ 次会の席で，里TRMM 標準プロダクトの公開などで忙しくて（₂.₅

村先生が「どこか海外に行ってくれば？」とおっしゃっ節），なかなか論文執筆に取りかかれなかったところ，てくださいました．ありがたい話でしたが，私は腰がこの研究を高く評価してくれていた Adler さんに「お重いタイプで，あまり熱心に動きませんでした．そう前が論文を書かないのなら，俺たちがやってしまう

こうしているうちに，₂₀₁₂年の年末に里村先生が倒れぞ．」と脅され，必死になって論文にまとめました

られ，この話はなくなったと思いました．しかし年が（Shige et al. ₂₀₁₃）．この手法によって，₂₀₀₉年 ₈ 月に明けて，里村先生に最後のチャンスだと思って行って台湾に上陸して多数の死者を出した台風 Morakot（平きてくれとおしゃっていただき，前々から来てもいい

成₂₁年台風第 ₈ 号）の地形性豪雨を捉える事にも成功よと言ってくれていた Chris Kummerow に連絡し，し（Taniguchi et al. ₂₀₁₃；第 ₇ 図），インド西岸（西コロラド州立大学で共同研究することになりました．

ガーツ山脈）をはじめとするアジア沿岸山岳域におけ₂₀₁₃年 ₈ 月，蒸し暑い京都からたどり着いたフォー

る降水量推定を大幅に改善できました（Shige et al.

トコリンズは天国のようでした．我々の地形性降雨推

₂₀₁₅）．ただ，GSMaP 公開版に導入するため，全領域定手法を GPROF アルゴリズム（Kummerow et al.

に拡張したところ，メキシコ山岳域のように過大推定

₂₀₀₁）に導入させられるかと思っていましたが，Chris

して精度が低下する地域が生ずることが明らかになりはサイエンスをしようと言って，地形性上昇流で発生ました（Yamamoto and Shige ₂₀₁₅）．すなわち，参照

した降水雲の降水頂を決定する熱力学的パラメータのテーブルを切り替える地形性降雨域判定の条件として探求を提案してくれました．願ったりかなったりの課

第 ₆ 図 （a）従来用いていた陸域降水プロファイルから求めた参照テーブル（黒線）と背の低
い地形性降水プロファイルから求めた参照テーブル（赤線）．（b）地形性／非地形性
降雨分類に基づく降雨推定のフローチャート．Shige et al.
（₂₀₁₃）の Fig. ₃ と Fig. ₆を改変．ⒸAmerican Meteorological Society. Used with permission.
34

〝天気

₆₇．₁．

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

第₇図

₂₀₂₀年 ₁ 月

35

₂₀₀₉年 ₈ 月に台湾に上陸した台風 Morakot（平成₂₁年台風第 ₈ 号）．（a）SRTM₃₀標高（m），（b）
TRMM PR 降雨推定値（mm h ₁），（c）GPROF 降雨推定値（mm h ₁），（d）地形性／非地形性降（e）標高データと再解析データから算出した地形
雨分類導入前の GSMaP 降雨推定値（mm h ₁），（f）地形性／非地形性降雨分類導入後の GSMaP 降雨推定値（mm h ₁）．（c），性上昇流（m s ₁），（d），（f）はいずれも PR とともに TRMM に搭載された TMI が観測した輝度温度から推定している．Taniguchi et al.
（₂₀₁₃）の Fig. ₁ ，Fig. ₄ ，Fig. ₆ を改変．ⒸAmerican Meteorological Society. Used with permission.

35

36

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

題でしたが，学生にやらせてもうまく行きませんでしら冬季モンスーン北東風に変わる₁₀ ₁₂月に雨が多い

たし，私自身が数年間「現場」から離れてプログラミ

ことを初めて知りました．そこでアナン山脈を季節にングをほとんどしていなかったので少し不安でした．

分けて解析してみると，₁₀ ₁₂月に中層の安定度は降

まず，アジア夏季モンスーンの最大降雨域であるイ

水頂と相関がほとんどなく，下層の安定度が降水頂とンド西岸（西ガーツ山脈）を対象に，PR が地形性上最も逆相関が高いことが分かりました（Shige and

昇流域で観測した地表付近降雨強度₁₀ ₄₀mm h−₁を持Kummerow ₂₀₁₆；第 ₈ 図）．

つ降水雲の背の高さと環境場の様々な熱力学的パラ

振り返って考えれば，下層の安定度が高いほど降水

メータとの関係を調べてみたところ，下層・中層の湿頂が低いという上記の結果は，驚くべきものではあり度や安定度のいずれも相関が高く，どのパラメータがません．安定な下層大気の下で発生する背の低い地形

最も重要か決め手に欠きました．Xie et al.（₂₀₀₆）を参性降雨は，地形性降雨の最も代表的なタイプである

考に他のアジアモンスーン沿岸山岳域に対象を広げて「stable upslope mechanism」［Roe（₂₀₀₅）の Fig. ₆a，

みると，湿度の相関は低いものの，安定度は低層・中Lin（₂₀₀₇）の Fig. ₁₁. ₁₂a，Houze（₂₀₁₂）の Figs. ₃a］

層ともに高い結果が得られました．僅かに相関係数がに対応し，不安定な下層大気の下で発生する背の高い

高い中層の安定度の線で，とりあえず原稿を書き始め

地形性降雨は「unstable upslope mechanism」［Roeました．

（₂₀₀₅）の Fig. ₆f，Lin（₂₀₀₇）の Fig. ₁₁. ₁₂b，Houze

帰国直前の頃，最初の原稿を Chris に見せると，対（₂₀₁₂）の Figs. ₃b］に対応します．ただ，対流性の強象としているアジアモンスーンの概観について記述す

い雨は unstable で「冷たい雨」の過程が支配的な後者べきだとの指摘を受けました．里村先生をはじめ周りがもたらすものであり，stable で「暖かい雨」の過程の多くの方々が研究対象としてきたアジアモンスーンが支配的な前者は層状性の弱い雨に過ぎないと考られに対して，天邪鬼な性格から距離をとってきた私にていました．これらの概念が作り上げられる基となっとって痛い所をつかれた指摘でした．重い腰をあげてた欧米では概ねその通りだと思います．しかし，湿潤

文献を読み始めてみて，アジアモンスーンの面白さになアジア域では，stable で「暖かい雨」の過程が支配気づかされました．お恥ずかしい話，対象としていた的な前者でも強い雨が降るため，「Heavy rainfall＝

ヴェトナムのアナン山脈沿岸部が，夏季モンスーンか

Deep convection」という仮定が通用せず，マイクロ波

第₈図

36

ヴェトナム・アナン山脈地形性上昇流域で₁₀ ₁₂月に TRMM PR が観測した地表付近
降雨強度₁₀ ₄₀mm h ₁を持つ降水プロファイルを ₆ つの熱力学的指標の関数として表示した結果．Shige and Kummerow（₂₀₁₆）の Fig. ₉ ．ⒸAmerican Meteorological Society. Used with permission.
〝天気

₆₇．₁．

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明

37

放射計アルゴリズムが過小評価していたことになりまに位置していて驚きました（第 ₉ 図 a）
．ミャンマー沿す．

岸域も，降雨量ピークは沖合の海上ではなく，沿岸に

4.2 インド西岸域とミャンマー沿岸域の降雨分布

位置していました（第 ₉ 図 b）
．Xie et al.（₂₀₀₆）はShige and Kummerow（₂₀₁₆）の研究について日本

TRMM PR データを用いて，これらの地域における降国内の学会や研究会で発表すると，アジアモンスーン

雨量のピークは風上の海上にあると述べていました．

沿岸山岳域における日周期変動について質問を頂きま

TRMM 標準プロダクトの改訂前後の違いかと思って，した．直感的に日周期変動は小さいだろうと考えていXie et al.（₂₀₀₆）で使われていたと考えられる改訂前のましたが，解析してみなければ回答できません．と古いプロダクトを掘り起こして作成しもらいました

いっても，帰国後，忙しくて自分で手を動かせる状態

が，やはり風上斜面上に位置しており（第 ₉ 図 d），海にはありませんでした．ちょうどその頃，修士 ₂ 年生

上の降雨量ピークは誤りだと判断しました．

の中野雄輝君が数値モデルを使った研究で行き詰まっ

西ガーツ山脈風上海上の降雨量ピークは，多くの数ていたので，研究テーマを大きく変えて解析してもら

値的研究によって調べられてきました（Smith and Lin

うことにしました．まずアジア夏季モンスーン期の降₁₉₈₃；Grossman and Durran ₁₉₈₄；Ogura and Yoshi-

雨量分布を作成してもらったのですが，西ガーツ山脈

zaki ₁₉₈₈）．上記の誤りは，これら過去の研究の影響

付近の降雨量ピークが風上海上ではなく，山岳斜面上だと思えました．例えば，Romatschke and Houze

第₉図

夏季モンスーン期（ ₆ ₈ 月）の気候値．（a）TRMM PR ₂A₂₅ V₇データからの₀.₀₅度解像降雨量（mm（b）ERA Interim からの₈₅₀hPa 水平風（m s−₁）と標高（m），（c）（a）で AY と記した黒線
month−₁），
ボックス域で平均した海岸に直交した降雨量分布（黒線；mm month−₁）と地形（灰色バー；m），（d）
TRMM PR ₂A₂₅ V₆データからの₀.₅度解像降雨量（mm month−₁）．（a）（c）は₁₉₉₈ ₂₀₁₃の₁₆年平均で，（d）は₁₉₉₈ ₂₀₀₄の ₇ 年平均．Shige et al.（₂₀₁₇）の Fig. ₁ ．ⒸAmerican Meteorological Society. Used
with permission.

₂₀₂₀年 ₁ 月

37

38

衛星観測に基づく潜熱及び降水量推定手法の開発とアジアモンスーン域での地形性降雨特性の解明（₂₀₁₁）は正しく山岳斜面上の降雨量ピークを図示してに成果を上げて欲しい．そしてその人たちも何時か，いるにもかかわらず， The coastal regions of west-

次の世代へ残す新しい計画を立ち上げ，育てるのにも

ern India and western Myanmar are the regions of

力を注いで欲しいと願っている．」（畚野 ₁₉₉₈）

greatest monsoon precipitation, with much of the

TRMM 実現にご尽力された畚野信義先生が TRMM

rain falling over the ocean upwind of the coastlines

打ち上げ後に書かれた文章ですが，GPM 主衛星（Hou（Hoyos and Webster ₂₀₀₇；Xie et al. ₂₀₀₆）. と記述

et al. ₂₀₁₄）が打ち上がった現在，「TRMM」を「GPM」

しています．

に置き換えれば，そのまま通用する文章になります．

過去の数値的研究が依拠していた観測結果は，可当時，「若い人たち」の ₁ 人として TRMM を使って研視・ 赤 外 デ ー タ か ら 推 定 さ れ た 降 雨 量 分 布 で し た

究させていただいた身として，現在は若い人たちが（Kilonsky and Ramage ₁₉₇₆；Krishnamurti et al.

GPM を使って成果を上げるお手伝いをしているとこ

₁₉₈₃）．GPCP（Adler et al. ₂₀₀₃；Huffman et al. ₂₀₀₁）

ろです（Kobayashi et al ₂₀₁₈；Akiyama et al. ₂₀₁₉）．

や TRMM ₃B₄₂（Huffman et al. ₂₀₀₇）といった現在

私自身は「新しい計画を立ち上げる」事には向かない

よく使われている降雨量データにおいても，インド西

人間だと考えていますが，他の皆様の足を引っ張らな岸域やミャンマー沿岸域で降雨量ピークが海上にシフい程度に GPM 後の計画にも貢献したいと思います．

トしています．風上斜面上の降雨は，背の低い地形性

すでにお名前を挙げさせていただいた方々だけでな

降水雲によってもたらされるため，可視・赤外データ

く，多くの皆様方にお世話になりました．最後に，亡では降雨量が過小推定されてしまいます．さらにモンくなった里村雄彦先生への感謝を記しておきたいと思スーン期，中・上層の雲が強い東風によって西に流さいます．何よりも自由を大切にされた里村先生に，学れるため，中・上層風の風下，下層風の風上にあたる

生の頃から，本当に自由にさせていただきました．そ海上で降雨量を過大推定してしまい，西ガーツ山脈風の里村先生が，唯一，病床で東南アジア域の研究を継上海上に降雨量ピークを持つ降雨量分布となってしま

いで欲しいとおっしゃいました．里村先生がご期待ないます．日周期変動が強ければ，西ガーツ山脈で発生さっていた形とは大きく異なるかと思いますが，私なした降雨システムの伝播によって風上海上に降雨量りにその御遺志をつげればと思います．

ピークをもたらすことも考えられますが，事前の予想
通り，日周期変動は弱いものでした（Shige et al. ₂₀₁₇の Fig. ₃ ）．
里村先生は，Xie et al.（₂₀₀₆）が示していた風上海上
で の 降 雨 量 ピ ー ク に 興 味 を 持 っ て お ら れ， 私 にTRMM PR データは正しいのかと質問されていました．当時，TRMM PR には陸上での過小推定の問題があるとお返事したのですが，図示までしておけばよ
かったと思います．里村先生から数値モデルによる再現をテーマに与えてられていた当時の大学院生に会った際，降雨量ピークは海上ではなく，山脈斜面上だったと伝えると，彼女も修士論文提出間際に，自身でTRMM PR データを使って図示してみると，降雨量ピークが海上ではなく，山脈斜面上にあったが，自分の間違いだと思って修士論文に載せなかったと語ってくれました．「伝統」
を打ち破ることが難しい事をあらためて感じさせられました．

5 ．さいごに「…TRMM はこれからは若い人たちの出番である．
この衛星とそれから取れるデータを充分に使って研究
38

参

考

文

献

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Shoichi SHIGE＊＊

Graduate School of Science, Kyoto University Kitashirakawa Oiwake cho, Sakyo ku, Kyoto, 606 8502, JapanE mail:shige@kugi.kyoto-u.ac.jp（Received 10 April 2019; Accepted 6 October 2019）₂₀₂₀年 ₁ 月

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