冬季の帯状エコーの合流現象

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冬季の帯状エコーの合流現象
播磨屋, 敏生; 加藤, 聖治
北海道大学地球物理学研究報告 = Geophysical bulletin of
Hokkaido University, 51: 35-45
1988-09-30
10.14943/gbhu.51.35
http://hdl.handle.net/2115/14194
Right
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bulletin
Additional
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51_p35-45.pdf
Instructions for use
Hokkaido University Collection of Scholarly and Academic Papers : HUSCAP
北海道大学地球物理学研究報告
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.35-45.
冬季の帯状エコーの合流現象
播磨屋敏生・加藤聖治*
北海道大学理学部地球物理学教室
(昭和 6
3年 6月 2
0日受理)
ConfluentPhenomenaofBand-ShapedRadarEchoesi
nWinter
ToshioHARIMAYAandS
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ephenomena.
*現在，札幌市建築局
*Nowwith，SapporoBuildingandLandReadjustrnentBureau
播磨屋敏生・加藤
3
6
E
E治
I.まえがき
レーダーエコーの合流が豪雨や豪雪と関係していることは，これまでにも多くの研究者達(例
えば，今門・堤， 1
9
6
6
;七沢， 1
9
7
6
) によって指摘されてきた.その一例として，西三河集中豪
雨のときに，
6-7個の降悶強度のピークが豪雨中に存在していて，それぞれのピークに対応す
るエコーの合流があり，かつ，各々の豪雨はエコーの合流後， 10-20分後に起きていたという小
1
9
7
6
) の報告がある.また大雪との関係では，北海道石狩湾から内陸に侵入した孤状エコー
花 (
群について調べたところ，走向の異なる 2本の弧状エコーの合流域が通った地域で大雪になって
いたこと，及び合流域の地表では強い降雪のほか気温の下降と風速の急増があったことなどがわ
かったと七沢 (
1
9
7
6
) が報告している.しかし，今までに調べられたものの中には，レーダー写
真や気象衛星雲写真で，二つの向きの違うパターンの先端が合わさっているだけで降水雲の合流
と考えているものもあり，少なからず合流現象の確認に問題があったと言える.
合流現象は，各々のエコーが違う高度に存在することによって，それぞれの高度の相異なった
風向，風速と等しいように動くエコーの移動の違いによって起こると小花(19
7
6
) は説明した.
他方，加藤他 (
1
9
7
7
)は，同じ高度における気流の合流によって起こるという考えを提案した.
それぞれの結果は，観測事実によって確認されたわけではない.それでエコーの合流のメカニズ
ムの観測事実に基づいた解明が求められている.
1
9
8
7年の冬季，北海道石狩平野における降雪現象の観測中に.石狩 j
脅から石狩平野へ侵入する
帯状エコーの合流現象がレーダーで詳細に観測されたので，以下の点に注目して解析を行った.
第 1点目は，各々のセルの移動を追跡して合流を確認すること.第 2点目は，合流の結果，合流
しなかったであろう場合と比較して降
雪量が増えたかどうか.第 3点目は，
なぜ合流したのかの原因をさぐるこ
と.それぞれの結果について以下の章
で詳しく述べる.
I
I
.観 測
観測は， 1
9
8
7年 1月下旬から 2月中
旬にかけて，北海道石狩平野に於いて
行った.この解析に使われたレーダー
データは，北海道大学環境科学研究科
の屋上に設置された北海道大学理学部
• •
• •
のレーダーで取得されたものである.
レーダーサイトの位置とレーダー観測
範囲を F
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lに示す.図中の観測サイ
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7
冬季の帯状エニーの合流現象
Harimayaa
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o(
19
8
8
) で述べられたような降雪粒子の観測も行われた.レー
ト篠路では，
ダー観測範囲は，半径 6
3
.
5kmの円内である。その範囲内では，動径方向
2
5
0m，方位角約 I度
のメッシュ上で，エコーの反射強度デジタルデータが取得できる.データ収録は，レーターアン
テナの仰角を
0度から 2
0度まで変え， 1
0分間隔で川行った.後にそのデータをコンビューター処理
をして，任意の高度の水平面上の
方向の垂直面上の
1kmx1kmメッシュ上での反射強度デジタル値，または任意
0
.
5kmx1kmメッシュ上の反射強度デジタル値の分布図を作成して解析に
用いた.この他に解析には，気象衛星雲画像，札幌管区気象台のレーダー写真，アメダス観測点
の降水量及び、風向，風速データ，稚内，札幌，秋田の気象官署での高層風データも使用した.
I
I
I
.結 果
31 Jan.1987
1.合流現象
V
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1
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8
7年 1月 3
1日午前中は，西
高東低の冬型の気圧配置で，
F
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.
2の気象衛星雲画像に見られるよ
うに日本海上では帯状及び筋状の
積雲列があり，典型的な北西季節
風時の雲ノマターンを呈していた.
9時の雲画像(上図)では，沿海
州沖から延びる太い帯状の雲バン
ドが石狩平野に上陸している.そ
のすく北側には屈曲した雲が見ら
れる.その 3時間後の
1
2時の雲画
0900
像(下図)では，沿海外￨沖から延
びる太い帯状雲に北側の屈曲した
雲の一部が合流しているのが見ら
れる.
気象衛星雲画像で見られた帯状
雲と屈曲した雲を，探知範囲の広
い札幌管区気象台のレーダーで見
たエコー写真が
F
i
g
.
3である.両
写真ともエコーの合流時前であ
る.写真には海岸線及びレンジ
マークが描れていて，レンジマー
クの間隔は
5
0kmで あ る . レ ー
ダーサイト付近は，地形エコーが
1200
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播磨屋敏生・加藤堅治
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L=0.5。
あるが，北北西から進入してくる
屈曲したエコーと，西北西から進
入してくる帯状エコーが見られ
る.札幌管区気象台のレーダーで
は，南から北西にかけての領域が
山岳のため死角になるので，帯状
エコーはその一部分しか見られな
い.合流する直前のレーダーエ
0905
コーの全体像を概観したので，次
にもっと分解能の良い北大理学部
レー夕、ーで，詳細に内部構造を見
てみる.
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.
4は
， 1
0時 4
1分 の 北 大 理
学部レーダーでのエコ一分布図で
ある.このエコー分布図によると，
帯状エコー及び屈曲したエコーの
両方ともの内部において，約 1
0
km程度の対流性エコーセルが見
られる.それらを追跡することに
よって，エコーがほんとうに合流
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するのかどうかを確めることがで
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冬季の待状エコーの合流現象
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5は，エコーの合流を示す水平分布図である.今注目しているエコーセルは，矢印で示され
ている.南側の帯状エコー中のセルは，海上から陸上へはぽ東方向へ移動した.そして陸上に近
づいた頃から上陸直後くらいまでの間が，一番レーダ一反射強度が強かった.その後内陸に入る
1
0時 5
0分).他方の北側の屈曲したエコー中のセルは，帯状エコー中のセ
に従って弱くなった (
31 Jan. 1987
B
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播磨屋敏生・加藤聖治
4
0
ルよりかなり南成分をもって東南東へ移動した.その結果，両者は 1
1時 0
0分に合流した.その
後は，合流したエコーは，図に見られるようにレーダ一反射強度が強くなり， 1
1時 2
0分にはかな
りの程度まで強まった.今回の解析した合流現象は，両者の移動方向に相違があることにより起
こり，両者のセルを追跡することによってそれが確認できた.
今までエコーの水平分布で見てきたが，次にエコーの垂直分布-でさらに合流現象を詳細に調べ
ig.6に示す.垂直分布の断面の位置と方向は，
る.エコーの合流時前後の時間帯の垂直分布を F
Fig.5の 1
1時 0
0分の分布図に描れている破線で示される.この図では，横軸の左側の細線部分が
海上で，右側の太線部分が陸上である.垂直分布の断面の位置の関係上，南側の帯状エコーの変
化が主体に描れている.注目している矢印のついたセルを追跡すると，上陸前後でかなり強かっ
1時 0
0分の合流後は，再び反射強度が強まり， 1
1時 2
0
た反射強度が内陸に入ると弱まったが， 1
分には，強い反射強度域が垂直，水平両方向に広くなった.すなわち合流後は，降雪強度が強く
なったことカ fわカミる.
2
. 合流現象の効果
エコーが合流することによって，降水量が増加することが確認できれは¥合流現象と豪同，豪
雪との関係が明瞭になる.前節で述べたように，エコーセルは合流後確かにその反射強度を増し
た，すなわち瞬間的な降雪量も多くなったことになる.今後は別の面から確めてみる.レーダー
エコーは，瞬間的な降雪強度を表わすが，実際に地上に降る降雪量はそれらの積分きれたもので
ある.そこで解析中のエコーが通過した 1
0時 2
0分から 1
1時 4
0分までの平均積算レーダーエ
コー分布図を作成した.それが F
i
g
.
7である.この図では， レータ一反射強度が 1
7dB(Ze)以上
B(Ze) 間隔で描いてある.西北西から延びる南側の強い反射域は，帯状エコーの
のところを 3d
3
1J
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1020- 1140
+
Radar
F園 田 園 『
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4
1
冬季の帯状エコーの合流現象
進入に伴うもので，その北側の網自のかかった 2
0dB(Ze)以上のエコー域は，北西から進入した
エコーセルの進入に伴うものである.この図では，個々のエコーセルの追跡に見られたことに対
応して，上陸場所付近てや積算エコーが一番強い.その風下の新篠津付近では弱くなっているが，
さらに風下である岩見沢付近では再び強くなっている.そこがちょうどエコーが合流した位置で
ある.このようにエコーの積算分布図上でも合流の結果として降雪量の増加が確認された.
次にエコーの合流前後において
実際に地上の降雪量にどのような
変化があったかを F
i
g
.
8に示す.
6
各々の観測点は気象庁アメ夕、、ス観
3
測点で，それぞれの位置は F
i
g
.
7
O
に示されている.アメダス観測点
では
1m mの転倒マスが 1
0分
間に転倒する回数で降水強度を測
JE9
S
ω
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0分間に 1
定している.それで， 1
回の転倒は， 6mm/hrに相当す
る.降雪が弱い時は，降雪がはじ
まってから長い時間経過してから
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:
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L 9
転倒マスが転倒することになる.
6
それを考慮して図には，レーダー
3
観測から求めた降雪開始の時刻を
1
0 1
1
矢印で示した.矢印と降水量を示
1
3
3
1J
an. 1987
す棒グラフとの聞の時間間隔が狭
いと，降水強度が強いことになる.
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2
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tbyAMeDAS.
南側の観測点列の石狩，新篠津及
ぴ北側の観測点列の厚田，月形ともに東側へ進行するにつれて降水強度があまり変化しないが，
岩見沢ではかなりの時間にわたって降雪が続いた.このように，合流によって降雪量が増加した
ことが，地上観測によっても認められた.
I
V
.考 察
レーダーエコーの合流現象が起こる説明として加藤
他(19
7
7
) は，同じ高度における気流の
合流によるという考えを提案している.次にここで解析きれた事例について合流の原因について
i
g
.
9は
考察する.最初に合流時の総観場を見てみる. F
1月 3
1日 9時の地上天気図である.中
国大陸上に高気圧，千島列島上に低気圧という典型的な西高東低の冬型の気圧配置となっている.
その気圧配置下での風分布について，北海道の日本海側に注目すると，北方の稚内では北北西で，
南方の函館では西北西であり，その中聞の位置にシヤーラインの存在が推測される.
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播磨屋敏生・加藤聖治
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帯状雲の南北にある雲の配列からそのシ
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ヤーライン上にあると思われる帯状雲が気
象衛星雲画像において見られる.その雲写
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狩湾内の浜益付近まで南下した.その様子
を気象庁アメタゃス観測点の地上風分布で見
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0日 1
3時(左図)
たのが F
の風分布を見ると，最北端稚内付近のみが
北風又は北東風であるが，そのすぐ南の地
域では西風で，その聞にシヤーラインが書
ける.次の日 1時になるとそのシヤーライ
ンが留萌付近まで南下したことがわかる.
その後のエコー合流時直前の風分布を
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2に示す. 9時(左図)には，シヤー
ラインが石狩湾中央部に移動し，その境界
の北側では北西風であり，南側では西風に
なっている.その後のエコーの合流時であ
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冬季の帯状エコーの合流現象
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1時には，シヤーラインの位置が 9時の時とほとんど同じであり，その境界の北側及び南側てい
の風向も前の時刻とほほ、同じであった.この風向の配列は，前節で解析したエコーセルの移動に
それぞれ対応している.すなわちシヤーライン上の両側で，それぞれ異なる風向とともに移動し
てきたエコーセルが，移動方向の相異によって合流した.この解析した事例では，同じ高度にお
4
4
播磨屋敏生・加藤聖治
ける気流の合流が，エコーの合流を引き起したと考えられる.
今までは地上風向
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てきたが，上層での状況を見た
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には，稚内と札幌の間に 7
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高度までシヤーラインの存在が z
認められ，エコーの合流が起っ
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た直前の 3
1日 9時にはもっと
顕著なシヤーラインが形成され
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ていた.そしてその後の 2
1時に
なっても持続していた.このよ
うに気流の合流がレーダーエ
コーの合流現象をもたらしたと
考えられる.
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豪雨や豪雪との関係が指摘されているレーダーエコーの合流現象が解析された.今までの解析
においては，あまりなされていなかった個々のエコーセルの移動の追跡によって，それらの合流
が確認された.
合流の結果，降雪量が増加するかどうかは，大雪との関係で重要な意義を持つ.この解析では，
個々のエコーセルの追跡，降雪量分布を表わす積算レーダーエコー強度分布図，地上での降雪量
測定によって，合流の結果降雪量が増加することが確められた.
合流の起こる原因として，この解析では，二つの気流系の違い，すなわち風向の違いによって
合流が起ったことが，地上風及び高層風の解析からわかった.
今後の問題としては，合流時に雲の内部でどういう現象が起って，降雪量の増加に結びつくの
かの微物理過程の研究が望まれる.
謝辞
気象資料を札幌管区気象台，気象庁及び気象衛星センターから提供していただきました，
ここに記して感謝致します.
文 献
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今門宗夫・堤 良造， 1
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. 集中豪雨の場とレーダーエコー.福岡管区気象台要報， 2
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.
加藤和夫・阿部能明・伊藤秀喜， 1
9
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7
. 東北地方北部に集中豪雨をもたらした帯状エコーの解析.天気. 2
4
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3
.
冬季の帯状エコーの合流現象
七沢謙， 1
9
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6
. 冬の弧状エコーの合流について.天気， 2
3
，3
07-312.
小花隆司， 1
9
7
6
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7
.
7西三河集中豪雨のときに現われたレーダーエコーの合流現象.天気， 2
3
，347-361
.
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