暴風雨の予報はなぜ100%正確ではないのでしょうか?

ますます激しくなる暴風雨を正確に予測することがなぜ難しいのでしょうか?

近年、「大雨」というキーワードがホット検索に頻繁に登場するようになり、私たちの生活でも実際に起きています。

1961年から2023年まで、私の国では毎年平均38回の暴風雨が発生します。データから判断すると、異常降水量の頻度と強度が大幅に増加し、短時間降水量の記録破りの現象がより頻繁に発生していることがわかります。

暴風雨が激しくなるにつれ、浸水、山の急流、土砂崩れなど暴風雨が引き起こす影響や二次災害がますます顕著になり、政府や国民に新たな対応課題が絶えず突きつけられています。気候変動の文脈における大雨の傾向は何ですか?技術が進歩し続けているのに、なぜ大雨の予報は100%正確にならないのでしょうか?

極端な降水傾向

私たちの国は雨が多い国です。降水帯は広大な地域を南から北へと進み、さまざまな地域でさまざまなタイプの暴風雨を引き起こします。華南では洪水前の暴風雨、長江と淮河流域では梅雨前線で暴風雨、華北では谷と低渦で暴風雨が発生します。暴風雨は主に5月から8月の洪水期に集中し、強度が高く、極値が高く、継続時間が長く、範囲が広いです。

今年の洪水前の季節、中国南部では大雨が続いた。 5月中旬現在、中国南部（福建省、広東省、広西チワン族自治区、海南省）の降水量は1961年以来の同時期としては最多となった。今年発生した最初の12回の地域暴風雨のうち11回は南部で発生し、前年同期の7.4回を大幅に上回った。

5月8日、広西チワン族自治区南寧市では大雨が降り、住民は路上で自転車に乗った。写真提供：新華社通信記者 周華

同時に、南部の「特色」とされてきた大雨が、北部でもますます一般的になりつつあるようだ。

国家気候センターの鄭志海主任予報官は、近年、中国東北部、華北などの夏の降水量は平年より多く、特に華北では2016年以降7年連続で降水量が多いと述べた。

これらの極端な出来事の中には、さらに印象的なものもあります。 2021年7月、河南省で激しい暴風雨災害が発生し、鄭州気象観測所は1時間当たりの降雨量201.9ミリを記録し、中国本土の史上最悪の記録を更新しました。昨年の夏、台風「ドゥスルイ」の残余循環の影響で、北京、天津、河北省などで大雨が発生し、多くの地域が被害を受けました。

中国気象庁武漢大雨研究所の主任エンジニア、万栄氏は「地球温暖化により大気中の水分量が増加し、都市部のヒートアイランド現象が激化し、都市部での暴風雨の頻度と強度が増すだろう」と語った。温暖化により熱帯低気圧の数は減少するが、その強さとそれに伴う降雨量は増加するだろう。

極端な大雨のリスク増大は、学術研究から、今後私たちが長く直面する現実へと進化したと言えるでしょう。

正確にシミュレーションするのが難しい

予測できない降雨地域と予想外の降雨量が、暴風雨災害の主な原因となることがよくあります。今日の進歩した技術でさえも、いつどこで大雨が降るかを正確に予測することはまだ不可能であり、多くの人々にとって理解することが困難になっています。

暴風雨の発生と発達に影響を与える要因は数多く複雑であり、常に変化するプロセスと影響を正確に定量化することは困難です。長年にわたり豪雨研究に携わってきた武漢豪雨研究所豪雨数値予報研究室長の周志民氏は、豪雨数値予報モデルのプロセスを、膨大な方程式を解く作業に例えた。

「衛星やレーダーなどからのさまざまな検出データを同化した後、方程式群を入力して初期解を取得し、継続的に反復します。」周志民氏は、豪雨の物理的過程に対する理解が不十分なため、方程式群はこれらの自然現象や相互作用を正確に記述することができないと述べた。

一方で、この連立方程式は、大雨の発生と発達の実際の過程を十分かつ正確に反映することができず、この巨大な連立方程式では、未知数の数が方程式の数よりもはるかに多く、明確な解を算出することは不可能である。一方、この方程式に持ち込まれた未知の変数、つまり大雨に影響を与える要因の実際の値も正確に観測することは困難です。

「沿岸性暴風雨と梅雨前線性暴風雨の雨滴の形状は実際には異なります。沿岸部ではより小さな雨滴が多く、梅雨前線性暴風雨の雨滴の直径はより大きくなりますが、これらの違いはモデルでは確認できません。」周志民氏は、こうした詳細が突発的な局地的な暴風雨の予報の精度に影響を与える鍵でもあると述べた。

これは、中国気象局が湖北省咸寧市の長江中流域で豪雨を監視する野外科学実験基地に配備されたレーダーです。写真提供：新華社記者黄耀

約20年の予報経験を持つ武漢中央気象台の主任予報官、鍾敏氏は、突然の局地的かつ極端な暴風雨が依然として予報のボトルネックになっていると考えている。 「数値予報モデルにはまだ最適化の余地があり、リアルタイム観測データが不十分なことも短期予報のリードタイムの​​改善を制限している」と鍾敏氏は述べた。

実際、大雨のメカニズムと予報の研究において、科学者たちは「何が」「なぜ」「何をすべきか」という疑問に答えてきました。 「暴風雨が発生したときの実際の状況はどのようなものか。主な原因と要因は何か。その後どのように展開するか。私たちはこの3つの疑問について研究を進めてきた」と万栄氏は語った。

ミクロの世界をさらに深く知る

中国気象局湖北省咸寧市の長江中流域大雨観測野外科学実験基地では、風プロファイラーレーダー、レーザー雨滴分光計、雲高度計などの設備により、異なる高度の大気状態の風、雨滴の形状、雲底の高さなどの物理的パラメータをリアルタイムで捉えている。約300キロ離れた大紅山実験基地では、高度211メートル、515メートル、985メートル、1050メートルにさまざまな気象観測設備を配置し、大雨の形成と進化の明確な描写に努めている。

現在、我が国は地上、レーダー、衛星リモートセンシング、測深など多面的な大雨観測システムを構築中です。統計によると、国家気象部門には自動地上局76,245基、気象衛星9基、新世代気象レーダー252基、Xバンド気象レーダー294基、風プロファイラーレーダー225基、測深局120基が設置されている。

湖北省随州市の大紅山試験基地に設置されたマイクロ波放射計です。写真提供：新華社記者黄耀

観察要素の内容と範囲の精度が向上したことで、これまでの認知における盲点がいくつか明らかになりました。

「観測データがより詳細になった結果、高度1キロ以下に数十キロから100～200キロの低層ジェット気流があることがわかった。その出口は通常、大雨の中心となる」と武漢大雨研究所の研究員、王暁康氏は述べた。

大雨予報という世界的な問題に対して、より正確な観測とより深いメカニズムの研究は、常に学界と産業界が直面する困難と取り組みの方向性でした。

「豪雨の環境場がどのように構成されているか、力学場や温度場がどのようなものか、水蒸気の状態や地形の特徴がどのようなものか、これらはすべて相互に影響し合って不確実性を生み出すため、ミクロな視点から研究・分析を深めていく必要がある」万容は言った。

専門家らは、暴風雨に対処するには、予報や警報の精度向上に加え、水利・治水施設のレベル向上、強靭な都市建設の推進、防災・減災・救援能力の総合的な強化も必要だと述べた。

企画・制作

出典：新華網

編集者：ヤン・ヤピン

校正：徐来林