奥 勇一郎

本稿では，洪水氾濫シミュレーションにおいて風の影響（せん断力）を考慮する必要があるかについて検討した．具体的には浅水流方程式及び3次元Raynolds方程式による浸水モデルにバルク係数で表される風のせん断力項を追加し，強風下で浸水域がどの程度変化するかを検討した．まず，1次元のダムブレイク問題を用いて検証したところ，30m/sの風速がある場合，浸水範囲は200秒程度のシミュレーションでも30mといったレベルで異なることが示唆された．2次元の仮想領域による計算では，横風があると浸水形状が非常に異なること，また実際の荒川を対象とした計算でも，風があることにより浸水深・分布が顕著に異なることが見て取れた．

和歌山県新宮川流域は，台風の紀伊半島接近に伴い，近年豪雨により浸水被害，土砂被害を被っている．地球温暖化による気候変動でこれらの豪雨の規模が大きくなる恐れがあり，将来的な被害対策を講じることが喫緊の課題である．本論文では，課題検討の一助となるように，平成24年台風4号を対象として，気象解析モデルであるWRFを用いて，まずNCEPによる客観解析データを境界値として，対象台風の積算降雨分布の再現実験を行っている．また気候変動リスク情報創生プログラムでのAGCMによる計算結果を用いて，擬似温暖化実験を実施し，台風中心気圧や積算降雨の変化について再現実験との比較を行い，計算降雨を入力値として崩土発生リスクの増加について考察している．崩土発生リスクついては，タンクモデルにより求められた土壌雨量指数と時間降雨を用いて評価する．

近年，淀川流域に最も影響を与えた平成25年台風18号を対象とした気象場の再現実験とその擬似温暖化実験を行い，得られた降雨量データ用いて淀川上流の名張川上流域を対象とした将来の流出氾濫，浸水被害の可能性について検討を行った．

台風によってもたらされる被害の規模や地域は，台風の経路に大きく依存する．紀伊半島において被害が甚大であった平成23年12号台風を対象とし，その経路を操作した複数の力学的ダウンスケール実験（経路アンサンブル実験）を行い，当該台風による土砂災害の最悪クラスシナリオの作成を検討した．

大阪市内60地点で行われた高細密な気温観測網の気温データを用いて，ヒートアイランド現象に着目した気温の日変化特性による大阪市域内の地域類型を，主成分分析とクラスター分析を用いて行った．その結果，大阪市域内において顕著なヒートアイランド現象の構造があることが改めて確認された．また，夏と冬で異なる気温の日変化特性を示す地点に着目し，市の中心部の地点との気温差の時間・季節変化から，その成因として従来から指摘されている夏の日中に顕著となる大阪湾からの海風による気温上昇の抑制と関連づけた．

伊勢湾台風の再現実験および温暖化影響を加味した伊勢湾台風擬似温暖化実験による計算降雨を淀川分布型降雨流出・洪水氾濫モデルの入力とし，洪水に焦点を絞った淀川流域おける気候変動影響評価を実施した．淀川流域内での浸水域を示した本論文の結果は，温暖化時における具体的な河川計画策定に資することができると期待される．

2013年9月，台風第18号が日本に上陸し，近畿地方においては，淀川水系の桂川や宇治川などが氾濫し，京都府，滋賀県を中心に大規模な浸水被害が生じた．日本は地形的に洪水災害が発生しやすくなっており，突発的な豪雨に備えた防災体制が必要であると考えられる．本研究は，淀川流域における将来的な大雨の影響評価を行うことを目的とし，最新のメソ気象モデルであるWRFを用いて，平成25年台風第18号による大雨の再現実験と温暖化差分を加算した海面水温を境界値とする海面水温温暖化実験を行う．本来温暖化の影響を厳密にシミュレーションするためには，気温，水蒸気量，気圧などのあらゆる諸物理量の気候変動の影響を考慮した擬似温暖化実験の手法が用いられるべきという報告がある．しかし，今回は海面水温の上昇だけを考えた海面水温温暖化実験を行うことにより，海面水温の変動がもたらす影響を定量的に評価することとした．本研究で行った実験では，海面水温を上昇させると時間降水量，積算降水量ともに大きく増加した．このことから，将来的な台風第18号を超える大雨の発生を想定し，河川計画の策定なども含めた防災体制を整える必要があると考える．

将来におけるイベント型災害の最悪クラスシナリオの一例として，全球大気モデルの温暖化予測実験において計算された関東地方に接近した将来の極端台風を対象とし，東京都心における可能最大クラスの風速と降水量，利根川における可能最大クラスの流量を求めた．気象モデルにより対象台風の経路がずれた場合の計算を複数行い（経路アンサンブル実験），それぞれの台風経路における風速，降水量，および降水量を入力として河川流出モデルで計算された流量の最大値をもって与えた．可能最大クラスの流量については，現在の計画流量を超えることがわかった．

全球大気モデルの温暖化予測実験において計算された降水量データを用いて，雨に関する土砂災害発生ポテンシャルの将来変化を調べた．21世紀末の日本では，深層崩壊を発生させる極端な雨が現在に比べて30%，表層崩壊が20%増えることがわかり，前者は東北と中部以西の地域のみ有意な変化であることに対し，後者は全国的に有意な変化であることが示せた．

総観規模の影響が顕著でない状況下で急発達する積乱雲による領域規模での降水現象を理解し予測することは，災害の防止・軽減の観点から重要である．関東平野を対象領域とし，このような条件下で生じる午後の降水現象に対する環境場の安定度について，全球大気モデルによる温暖化予測実験のデータを用いて調べた．午後の降水有無による大気の安定度パラメータの違いについて統計解析を行い, 降水の有無を峻別する安定度パラメータで診断した環境条件は，現在気候と将来気候とで基本的には違いは生じないことが分かった．総観場の影響が顕著でない状況下では，午後の降水現象に好都合な環境場の特徴は，温暖化気候においても変わらないということが示唆された．

It has been discussed that intensity of typhoon may increase in the future due to climate change. It is important to estimate the probable maximum magnitude of storm surges under the future climate for coastal disaster mitigation. In the present study, sensitivity of storm surge projection due to storm track in Tokyo Bay is discussed by employing the hundreds of different severe meteorological conditions generated by the potential vorticity inversion method. Ensemble numerical results show the most hazardous tropical cyclone track is different from most intense tropical cyclone track in Tokyo Bay. Estimated maximum storm surge in the Tokyo Bay is found to be 1.4 m which is the same level as the historical highest record.

気候変化に伴う台風の強大化が指摘されており日本沿岸では高潮による災害規模の変化が懸念される．全球大気モデルの温暖化予測実験において計算された関東地方に接近する将来の極端台風を対象とし，温暖化シナリオ下における東京湾の高潮の可能最大クラス値を求めた．高潮の可能最大クラス値は，高潮災害の規模が台風経路に敏感であるため，気象モデルを用いて対象台風の経路がずれた場合の計算を複数行い（経路アンサンブル実験），それぞれの台風経路における高潮偏差の最大値をもって与えた．

平成21年8月の兵庫県佐用町豪雨災害の流出・浸水現象を統合型の降雨流出・洪水氾濫追跡モデルにより再現した．本論文で提案するモデルは，流出計算と氾濫計算を個別に行う従来の手法と比べて，山腹斜面から平地への流入流量を考慮した氾濫追跡が可能であり，氾濫原を事前に設定する必要がない利点がある．さらに経済被害推定モデルを構築し，計算された浸水深に基づいて家屋・農地の経済被害を推定した．その総額を自治体が報告している見込み被害と比較したところ，妥当な結果が得られていることが確認できた．

In this study, the changes of drought severity due to climate change were assessed using SPI. The maximum drought severity and frequency of effective and extreme drought were calculated. We also regionalized the drought severity using EOFs of variables to represent drought characteristics and K-means clustering method. As results, it was found that severity, frequency and seasonal variation might be changed significantly and that the regionalization scheme applied in this study can be an alternative to solve the problem of spatially high variation caused when we assess climate change impact using the outputs from climate model.

大気汚染物質が増えるほど雲の粒径が小さくなることに着目し，大気環境の悪化が急激に進むアジア域の大気汚染を間接的に監視できるようにするため，従来の極軌道衛星の中間赤外データを用いて雲反射率・雲粒有効半径を算出する手法を，静止軌道衛星ひまわり6号から新たに加わった中間赤外データに適用し，東アジア域における雲反射率・雲粒有効半径を算出した．算出された雲粒有効半径を極軌道衛星から求めたものと比較したところ妥当なものであることが確認できた．対象域の雲粒有効半径を調べたところ，陸上と海上で異なる日変化を示していることが明らかになった．

This study is an attempt to apply the surface energy flux computation algorithm to geostationary satellite data for the Tibetan Plateau to understand the surface energy budget distribution of sub-plateau scale. It is generally considered that the sensible heat flux accordingly decreases and the latent heat flux exceeds the sensible heat flux after the onset of the monsoons since surface moisture increased gradually. It is apparent from our result that this dramatic change cannot be seen all over the plateau, but only in the southeast part of the plateau. In the northwest part of the plateau, sensible heat flux is always greater than latent heat flux all through the year.

これまで知られていなかったチベット高原における降雪について，ナム湖（面積およそ1,920平方km）周辺を対象とした領域気象モデルWRFの数値実験による事例解析を行った．衛星観測データから算出した湖面の水温データを数値実験に用いることで，気象の再現性は改善された．シミュレーション結果を解析したところ，湖周辺の地形による局地循環が降雪分布に影響していることがわかった．

ベンガル湾で発生したサイクロンにより，2007年11月のSidrでバングラデシュ，2008年5月のNargisでミャンマーにおいてそれぞれ大きな災害が発生した．本論文では，気象衛星写真，降雨レーダ画像をもとに気象特性を調べ，アラビア海やベンガル湾の北インド洋で発生するサイクロンの発生について，その発生や経路の特徴を明らかにした．

静止軌道衛星の赤外データから地表面温度を算出する手法をさらに発展させ，地表面熱収支量（地表面エネルギーフラックス）の算出する手法を開発した．静止軌道衛星ひまわりのデータから算出された地表面エネルギーフラックスは，地上観測で得られたそれの日変化や季節変化の傾向とよく一致していた．これまで，アジアモンスーン形成におけるチベット高原全体の熱力学効果は，高原上に設置された数少ない地上観測データのみで議論されてきたが，本手法の開発により高原全体の面的情報から評価することが可能となった．

沿岸波浪観測網の津波監視機能拡張のためGPSブイの全国沿岸への展開が計画されている．本論文では，波向計算のための従来の共分散法における問題点を克服した複合的波向計算方法を提案する．波向計算は2段階で求める．まず，振動方向をその2次モーメントが最大となる方向で与える．次に，その波の進行・逆行を共分散値の符号で与える．この複合的な方法により安定的な360度の波向計測が可能となった．

チベット高原における地表面熱収支はアジアモンスーン形成において重要な役割を担っている．本論文では，現地観測で得られた微気象データから地表面熱収支量を算出する傾度法や渦相関法などの様々な手法について解説する．さらに衛星リモートセンシングを用いた面的な算出方法について紹介し，これまでに得られたチベット高原の地表面熱収支に関する知見についてまとめる．

静止軌道衛星の赤外観測データから地表面温度を算出する手法を1996年から2002年までの1時間間隔の静止軌道衛星ひまわりのデータに適用し，チベット高原の地表面温度が年々上昇していることを明らかにした．これまで同地域での気温上昇傾向は地球温暖化研究の中で示唆されているが，その根拠となる実測データは数地点のものであった．本論文では，時空間的に均質で密かつ大量のデータに基づくものであり，チベット高原の温暖化傾向を明確に支持する結果が得られた．

熱帯域における風の日周期とスルポン周辺の雲活動日周期の季節変化及び経年変化について記述した．風の日周期には経年変化が見られ，乾季から雨季への遷移期が経年変化をすることに対応していた．西ジャワ州では雨季に雲活動日変化が卓越しており，雲活動は正午から夕方の陸域，特にジャカルタの南に位置する山岳域で顕著であった．山岳域で雲活動が活発なときにジャカルタにおける高度1km以下で北風が卓越することは，局地的な雲システムの発達が局地循環に伴っているという特徴に一致した．

極軌道衛星を用いた地表面温度算出手法は既に提案されているが，観測頻度や同時性の点で不十分であった．本論文では静止軌道衛星の赤外観測データを用いることにより，時空間的に均質な地表面温度算出を可能にした．静止軌道衛星ひまわりのデータを用いるにあたり衛星天頂角および大気中の水蒸気量に関わる補正が必要となるが，補正式を得るために衛星に搭載された放射計の感度特性まで考慮した緻密な放射伝達計算を行った．地表面温度算出の障害となる雲域の除去に関して，変動閾値を用いた新しい判別法を提案し，過不足無く雲領域を除去することに成功した．これらの工夫により，地上観測で得られる地表面温度との相関が0.8以上という極めて良好な算出結果を得た．