研究の概要

近年、気候変動の影響によりゲリラ豪雨が増加し、水害リスクが高まっています。埼玉県環境科学国際センターは他大学と共同研究を実施し、都市構造や人工排熱、大気中の微粒子（エアロゾル）の影響を考慮した豪雨予測技術を開発しました。その結果、豪雨の発生場所や時刻、降水強度の再現性が向上することを確認しました。本研究は、豪雨予測の高度化を通じて、防災・減災対策や気候変動適応策への活用が期待されています。

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気候変動により高まる豪雨リスク

近年、気候変動の影響により、短時間に激しい雨が降る「ゲリラ豪雨」が全国各地で増加しています。こうした豪雨は浸水や河川氾濫などの水害を引き起こし、私たちの暮らしや社会経済活動に大きな影響を及ぼします。 しかし、局地的な豪雨は発生場所や発生時刻を正確に予測することが難しく、現在の気象モデルでも十分に再現できない場合があります。豪雨災害への備えを強化するためには、予測精度の向上が重要な課題となっています。

都市環境が豪雨を強める

都市部では、アスファルトや建物によるヒートアイランド現象、高層建築物による風の変化、自動車排出ガスや植物由来物質などの大気中微粒子（エアロゾル）の存在が、雨雲の発達に影響を与えています。 しかし、これらの要因が豪雨形成にどのように関わっているのかについては、十分に解明されていませんでした。

都市と大気を一体的に再現するシミュレーション技術

埼玉県環境科学国際センターと筑波大学、東京科学大学は、領域気象モデル「WRF」に、大気中の化学物質の反応や輸送プロセスを統合したシミュレーションモデル「WRF-Chem」を用いて、都市環境と大気質を同時に考慮できる高精度シミュレーション技術を開発しました。 本研究では、建物高さや建蔽率などの三次元都市構造に加え、人工排熱や人為起源と植物起源の大気汚染物質を導入することで、都市域特有の熱環境や大気質の影響を詳細に再現しました。 さらに、エアロゾルと雲粒の相互作用を考慮することで、雨雲が形成・発達する過程をより現実に近い形で表現することに成功しました。

豪雨予測精度の向上を確認

関東地域で発生した豪雨事例を対象に検証した結果、都市構造と大気質の両方を考慮することで、降水域の位置や降水開始時刻、降水強度の再現性が向上することが明らかになりました。 特に、都市温暖化や建物による影響は都市域の降水を強化し、大気中の微粒子は郊外域の降水分布に影響を与えることが確認されました。 これらの成果は、都市型豪雨の発生メカニズムの理解を深めるとともに、豪雨予測の高度化につながる重要な知見となります。

将来の防災・気候変動対策へ

2050年カーボンニュートラルの実現に向けて、都市構造や大気環境は大きく変化すると考えられています。今後は、本研究で開発したシミュレーション技術を活用し、脱炭素社会における豪雨リスクの変化を予測する研究を進める予定です。 本研究は、気候変動時代における豪雨災害への備えを支えるとともに、地域の防災・減災対策や気候変動適応策の高度化に貢献することが期待されています。