豪雨予測に重要な下層水蒸気の“ばらつき”を高精度に観測―A-SKY/MAX-DOASによる6年間の連続観測―

2025年08月21日

研究・産学連携

 千葉大学大学院融合理工学府博士前期課程2年生の溝渕隼也氏と環境リモートセンシング研究センター(CEReS)の入江仁士教授ら研究グループは、同グループが展開する国際リモートセンシング観測網「A-SKY」で用いられる多軸差分吸収分光法(A-SKY/MAX-DOAS法)注1)を活用することで、線状降水帯など集中豪雨の引き金となる大気下層における水蒸気濃度の「水平方向の不均一性 (場所ごとの違い)」が、大気が不安定な時ほど顕著になる傾向を6年間の長期連続観測により世界で初めて明らかにしました。
 この水蒸気の水平不均一性は、気象庁の高解像度の数値予報モデル注2)でも適切に検出されておらず、本研究成果は豪雨災害の早期警戒や予測精度向上に貢献することが期待されます。また、本手法を高層気象観測(ラジオゾンデ)注3)と比較検証したところ、極めて高い観測精度を示すことも実証しており、信頼性の高い新たな水蒸気観測手法としての有効性を示しました。
 本研究成果は、2025年7⽉11⽇に英⽂電⼦ジャーナル Progress in Earth and Planetary Science (PEPS)に掲載されました。


■用語解説
注1)多軸差分吸収分光法(A-SKY/MAX-DOAS法):太陽光を利用し、大気中に含まれる水蒸気や二酸化窒素などの微量な気体の特徴的な光の吸収(吸収スペクトル)を解析する地上設置型のリモートセンシング装置またはその技術。A-SKY は国際的な観測ネットワークの名称で、MAX-DOASはMulti-Axis Differential Optical Absorption Spectroscopy の略。

注2)数値予報モデル:大気や海の状態をコンピューターで計算し、未来の天気を予測するためのシミュレーションモデル。地球全体を細かい格子に分け、観測データをもとに現在の気象状態を再現し、物理法則に基づいて将来の変化を計算する。気象庁では数km単位の高解像度モデルを使って運用している。

注3)ラジオゾンデ:気象観測用のセンサーを気球に取り付けて成層圏まで上昇させ、上空の気温・湿度・気圧・風向・風速といった大気の鉛直構造(プロファイル)を測定する観測手法。日本では全国16地点で1日2回の観測が行われており、上空の詳しい気象状況を把握するために広く用いられている。

  • 図1:関東地方における大気下層水蒸気の観測イメージ図 右上部:つくばに設置されたA-SKY/MAX-DOASおよびラジオゾンデによる観測で水蒸気濃度の精度検証を実施した様子。 中央:千葉に設置された4台のA-SKY/MAX-DOAS 「4AZ-MAXDOASシステム」。これらを組み合わせて下層水蒸気の水平不均一性を観測する。 図中時系列変化のグラフ:停滞前線の南側から暖かく湿った空気が流入していた事例において、千葉の4方向で水蒸気濃度のばらつきが顕著に観測された様子を表現している。

    図1:関東地方における大気下層水蒸気の観測イメージ図
    右上部:つくばに設置されたA-SKY/MAX-DOASおよびラジオゾンデによる観測で水蒸気濃度の精度検証を実施した様子。
    中央:千葉に設置された4台のA-SKY/MAX-DOAS 「4AZ-MAXDOASシステム」。これらを組み合わせて下層水蒸気の水平不均一性を観測する。
    図中時系列変化のグラフ:停滞前線の南側から暖かく湿った空気が流入していた事例において、千葉の4方向で水蒸気濃度のばらつきが顕著に観測された様子を表現している。