自然災害を減らすために、気象技術はどうすれば自然災害に「追いつく」ことができるのでしょうか?

今年10月8日、応急管理部は天然資源部、中国気象局などの関連部門・部署と共同で、2023年第1四半期から第3四半期までの全国自然災害状況に関する協議・分析を行った。

第一四半期から第三四半期にかけて、我が国の自然災害の状況は複雑かつ深刻で、主に洪水、干ばつ、台風、風雹、地質災害が発生し、低温や凍結、雪害、地震、砂嵐、森林火災や草原火災も程度の差はあるものの発生した。さまざまな自然災害により、8,911万8千人がさまざまな程度の被害を受け、莫大な経済的損失が発生しました。

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01

災害予防と軽減のための第一防衛線

あらゆるタイプの災害の中でも、洪水は人命と財産に最大の脅威をもたらし、経済と社会の発展の安定に最も広範な影響を及ぼす自然災害の一つです。 [1] 気象災害としての豪雨は洪水の直接的な原因となるだけでなく、山の急流、地滑り、泥岩流などの二次災害を引き起こすこともあります。したがって、大雨や激しい対流などの気象災害に対する早期警報信号をタイムリーかつ効果的に発令することが、防災・減災活動を成功させる鍵となります。気象科学技術は、災害の予防と軽減のための強固な第一防衛線を構築するための力の源です。

02

「透視」と「透聴」

大雨や激しい対流などの災害気象を正確に予測し、警告するためには、まず「四方八方に目を配り、四方によく耳を傾け、すべてをよく観察し、自分と敵を知る」ことが必要です。気象衛星と気象レーダーは気象予報士にとって最も重要な「目と耳」です。

我が国は、1988年に初の風雲衛星の打ち上げに成功して以来、2023年4月16日に長征4号B堯51ロケットに搭載された風雲3Gの打ち上げに成功するまで、現在までに21機の気象衛星を打ち上げており、そのうち9機は軌道上にあり、極軌道衛星と静止衛星の商業運用を実現しています。風雲気象衛星の検出データは、台風、大雨、雹、竜巻などの災害気象の監視に強力なサポートを提供します。特に、大雨、雹、竜巻などの中小規模の気象システムの監視では、静止衛星の高頻度かつ高解像度の観測雲画像アニメーションにより、中小規模の気象の発生源、移動、発達過程を「検出」し、中小規模の気象システムのリアルタイム予報を提供することができます。同時に、衛星リモートセンシングによって監視される中規模雲の規模、持続時間、形状は、暴風雨雲の分類と識別、対流雲の識別、寒冷地域の追跡に使用でき、気象監視と予報をより正確かつタイムリーに行うことができます。 【2】

台風ドゥスルイ雲系

画像提供: 風雲4B 国家衛星気象センター

気象レーダーは、災害的な気象プロセスの検出にも不可欠な役割を果たしており、その中でも気象レーダーは、大気、雲、降水量の物理的な検出の主な手段です。現在、我が国で構築されている新世代のドップラー気象レーダーは、雨滴の観測に適したSおよびC電磁波帯が主です。 Sバンド気象レーダーは主に雨の多い東部地域で使用され、Cバンド気象レーダーは主に西部地域で使用されます。気象レーダー波形設計の主な目的は、気象システムのさまざまな構造特性、水平スケール、垂直スケールに基づいて、晴天大気から降水および激しい対流気象までの深層対流情報を取得することです。 【3】気象学者は、循環状況と災害メカニズムに基づいてレーダーエコーパターンを分析し、「境界のある弱いエコー領域」、「船首エコー」、「フックエコー」などの特徴をまとめ、スーパーセルやスコールラインなどの激しい対流気象システムを特定し、大雨、ひょう、雷雨、強風、竜巻などの災害気象のより正確な予報を行いました。 [4] 現在では、二重偏波検出技術やフェーズドアレイ検出技術が徐々に向上し、高い時間的・空間的分解能や粒子形態の検出能力がますます強化されています。嵐内部の微物理的構造特性を明らかにすることができる二重偏波アクティブフェーズドアレイ気象レーダーは、新たな開発方向となるでしょう。

03

気象予報と警報：防災・減災の「号砲」

予報官がさまざまな手段で豊富な気象データを収集し、重大な災害気象を事前に予測できれば、大雨や激しい対流など、災害気象の発生メカニズムや予測方法に関する科学技術の成果は、防災・減災に向けた「号砲」を鳴らすのに役立つだろう。

大雨の研究は、我が国の大気科学研究において重要な役割を果たしています。中国の大雨に影響を与える重要な気象システムには、低層ジェット気流、亜熱帯高気圧、前線、熱帯低気圧、南西低渦、そして最近注目を集めている北東寒渦などがある。気象学者は、東アジア夏季モンスーン循環と密接な関係のある華南地域の洪水前期大雨、梅雨前線によって維持される江淮梅雨、多重スケールシステムの結合による華北地域の短期的な激しい対流と豪雨、北東寒流渦を背景とした北東部大雨、南西低気圧による南西大雨、台風・熱帯低気圧の上陸による極度大雨災害などについて、循環背景、力学・熱構造、誘発条件、時空間変動特性について詳細な研究を行ってきた。まとめられた大雨理論は、大雨予報・警報サービスのための強固な科学的研究基盤を築きました。 【5】

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我が国では数値予報を早くから開始し、その運用化も急速に進んでいます。葉都政や曽清村といった先輩科学者たちは、中国における数値天気予報の発展を指導・推進し、数値天気予報モデルの開発の数学的・物理的基礎に重要な貢献をした。 【6】今日では、大気予報の不確実性を定量的に推定するために、新しいタイプの大雨数値予報手法であるアンサンブル予報が盛んに行われています。アルゴリズムの継続的な最適化により、大雨予報サービスは「主観的な気象過程予報」から「主観的・客観的な要素を統合した定量的な降水予報」、そして予報の不確実性情報を加味した定量的な降水確率予報へと発展してきました。一部の大雨事象の予報および警報の適時性が大幅に向上しました。将来、100 メートルレベルの気象数値モデルの改善には、より正確で完全な観測データと、それに対応するデータ同化技術および物理的パラメータ化スキームが必要になります。 [7] これからの道のりは長く困難だが、すぐに達成されるだろう。

現在に至るまで、一般の人々の間では「天気予報は不正確」という固定観念が依然として残っていますが、気象科学技術の発展により、災害気象予報情報や気象災害警報信号の正確性や適時性は大幅に向上し、各レベルの政府や一般の人々のための防災・減災対策に転用できるようになりました。 「自然災害との闘いは人類の生存と発展にとって永遠の課題である。」早期警報システムを改善し、災害緊急対応のスピードを上げ、災害リスク管理を強化し、技術と知恵を活用して、私たち自身と社会の防災・減災能力を継続的に向上させる必要があります。

参考文献:

【1】応急管理部が2023年上半期の全国自然災害状況を発表 - 中華人民共和国応急管理部（mem.gov.cn）

【2】ガオ・ハオ、タン・シーハオ、ハン・シュウジェン。風雲気象衛星の開発と応用[J]。科学技術評論、2021年、39(15):9-22。

【3】李白。中国の気象レーダー技術の発展と直面する課題[J]気象科学技術の進歩、2022年、12(05):37-46。

【4】余暁定、鄭永光。現代中国における激しい対流気象の研究と運用の進歩[J]。 Acta Meteorologica Sinica、2020、78(03): 391-418。

【5】ルオ・ヤーリー、スン・ジソン、リー・イン 他中国における大雨の科学と予報：改革開放40年の研究成果[J]。 Acta Meteorologica Sinica、2020、78(03): 419-450。

【6】陳正紅。気象科学技術史一般（第2巻）[M]北京：気象出版社、2020：697-700。

【7】Ma Xiaojiao、Chen Min、Huang Xiangyu 他。センチメートルレベルの気象数値シミュレーションの研究の進歩と展望[J]。中国地球物理学ジャーナル、2023年、66(05):1911-1930。

著者: 遼寧省気象災害監視早期警報センターエンジニア ヤン・ジュン

陳正紅、中国気象局気象幹部訓練所主任エンジニア