ダイワ2202ピンボール

1. 台風観測の方法

気象庁ののサンプルにある以下のような文章は、天気予報の台(tai)風(feng)情報などできっと聞き覚(jue)えがあることでしょう。

平成15年台風第6号に関する情報第3号(位置)
平成15年6月17日15時55分気象庁予報部発表
台風第6号は、17日15時には 沖縄の南の 北緯20度50分、東経123度10分にあって、 1時間におよそ20キロの速さで北へ進んでいます。 中心の気圧は975ヘクトパスカル 中心付近の最大風速は30メートルで 中心の南東側110キロ以内と北西側70キロ以内では 風速25メートル以上の暴風となっています。 また、中心の南東側460キロ以内と北西側330キロ以内では 風速15メートル以上の強い風が吹いています。

ここに登場する「中心の気(qi)圧は975ヘクトパスカル」という数(shu)字ですが、なんとなくそんなものかと聞き流してしまう方々が大半ではないでしょうか。でも、この気(qi)圧を一体どうやって測っているのか、あらためて考えてみて下さい。

え、気圧(ya)なら気圧(ya)計で測(ce)ればよいんじゃないの? と思うかもしれません。では、台(tai)風(feng)(feng)(feng)の中(zhong)心(xin)気圧(ya)を、実際に気圧(ya)計で測(ce)っている様子を想像(xiang)してみてください。移(yi)動(dong)する台(tai)風(feng)(feng)(feng)の中(zhong)心(xin)気圧(ya)を測(ce)定(ding)するためには、誰かが台(tai)風(feng)(feng)(feng)の中(zhong)心(xin)まで実際に行き、そこで気圧(ya)計を使(shi)って測(ce)らなければなりません。これはなかなか大変なことです。台(tai)風(feng)(feng)(feng)が陸地の上(shang)にあるならまだよいのですが、例えば太平洋の真中(zhong)にあるとすれば、誰かが歩いていくわけにはいきません。となると、例えば船を使(shi)うことになりますが、10m以(yi)上(shang)の高波が荒(huang)れ狂(kuang)う大しけの海に突っ込んでいくのはあまりに危険すぎます。

残(can)された手段(duan)は飛行(xing)(xing)機です。飛行(xing)(xing)機ならば確(que)かに、台(tai)風がどこにあっても中(zhong)心(xin)(xin)に突(tu)(tu)入していくことができます。しかしこれもなかなか危険な行(xing)(xing)為です。台(tai)風のぶ厚い積乱雲の中(zhong)は強烈な乱気流が渦まいているので、コースを間違えれば生きて帰(gui)ることさえ危うくなります。とは言っても、台(tai)風情報はそれだけの危険を冒してでも知(zhi)りたい重(zhong)要な情報だったので、飛行(xing)(xing)機を用いた観測(ce)(ce)は第二次大戦ごろに始まりました。具体的には、台(tai)風観測(ce)(ce)用の飛行(xing)(xing)機で台(tai)風の中(zhong)心(xin)(xin)まで突(tu)(tu)入し、上空から気圧(ya)計を落下させて中(zhong)心(xin)(xin)気圧(ya)を測(ce)(ce)定していきます。台(tai)風の中(zhong)心(xin)(xin)気圧(ya)はこうして、まさに命がけの観測(ce)(ce)方法で測(ce)(ce)定されていたのです。

正確に言えば、このような観(guan)(guan)測をずっと担当(dang)してきたのは、実(shi)は米(mi)軍(jun)の飛(fei)行機(ji)でした。というのも、コストが嵩むことから、日本の気象(xiang)庁(ting)はこうした独自の観(guan)(guan)測機(ji)を持てなかったのです。そして頼みの綱だった米(mi)軍(jun)も、1987年(nian)8月には飛(fei)行機(ji)観(guan)(guan)測を終了。これ以(yi)後の北西太平洋地域では、継続的な飛(fei)行機(ji)観(guan)(guan)測は途絶えてしまいました。

もはや台風(feng)(feng)の中心(xin)気圧(ya)(ya)を実(shi)際(ji)に測(ce)(ce)定できるのは、台風(feng)(feng)が島や陸(lu)地の気圧(ya)(ya)計にたまたま接近する時ぐらいしかありません。ですから台風(feng)(feng)が上陸(lu)する時というのは、気圧(ya)(ya)の実(shi)測(ce)(ce)値が得られる貴重なチャンスです。しかし台風(feng)(feng)が太平洋の真(zhen)中にあれば、こうしたチャンスは望めません。したがって、こうした場(chang)合の「中心(xin)の気圧(ya)(ya)は975ヘクトパスカル」という情報は、「中心(xin)の気圧(ya)(ya)はおそらく975ヘクトパスカルぐらいだろうと気象庁は考(kao)えています」ということを意味していたのです。

2. ドボラック法

そんないい加減な、と思う方もいらっしゃるかもしれません。何しろ、実測していないわけですから、本当の値など誰にもわかりません。では一(yi)体何を信じればよいのでしょうか、、、こうした曖昧な状況をなくすために、飛行(xing)機観(guan)(guan)測を復活させろ、と主張する意(yi)見もあります。ただし飛行(xing)機観(guan)(guan)測は、もちろん何の理(li)由(you)もなく突然(ran)打ち切りになったわけではありません。打ち切りになった大きな理(li)由(you)の一(yi)つには、気(qi)象衛星観(guan)(guan)測に基づく中心気(qi)圧推定法にメドがついてきたという側面があります。

1977年に始まった気象衛星「ひまわり」シリーズは、当(dang)時既に10年分の観測(ce)データを生み出していました。それ以(yi)前の気(qi)象衛星(xing)データも含めれば、気(qi)象の専門家(jia)は長(chang)年にわたって、台(tai)風(feng)を気(qi)象衛星(xing)の視点から観察し続けていたのです。その過程では、台(tai)風(feng)の雲の形(xing)と中心(xin)気(qi)圧との対応関係に関する知識も増(zeng)えてきました。気(qi)象衛星(xing)画(hua)像は台(tai)風(feng)の雲パターンの全体像を捉えることができますから、その画(hua)像から台(tai)風(feng)に関する情報をうまく抽(chou)出できるのなら、わざわざ危険(xian)な観測(ce)をする必要もなくなるのです。

こうした台風(feng)の雲(yun)パターンに関する知(zhi)識を体系的にまとめたものがドボラック法(fa)(Dvorak method)です。ドボラック法(fa)とは、アメリカの気(qi)(qi)象学者(zhe)ドボラックが考案(an)した台風(feng)(ハリケーン)解析(xi)法(fa)です。彼は、気(qi)(qi)象衛星(xing)で観測された台風(feng)の雲(yun)のパターンと、実(shi)際(ji)の中(zhong)心気(qi)(qi)圧/最大風(feng)速との対応関係を、さまざまな過去のハリケーンについて調べました。そして、ある程度(du)のトレーニングを積んだ専門(men)家が気(qi)(qi)象衛星(xing)画像を目で観察しながら解析(xi)することによって、中(zhong)心気(qi)(qi)圧/最大風(feng)速を手(shou)順にしたがって導(dao)き出せるようなルール集(ji)を作ったのです。この基本となるルール集(ji)に、長年の経験を加えて洗練されたのが現在使われているドボラック法(fa)です。

ドボラック法は人間のパターン認識能力に依存する方法です。つまり台風の雲パターンに隠された情報を人間が読み取って、その判断結果を中心気圧という数値に集約していくのです。このような手順では、ドボラック法がパターンを読み取る人の考え方や能力に依存するのではないか、という心配も生まれます。むろん人間がおこなう以上、個人性に基づくばらつきは当然発生するでしょうが、多人数での合意に基づき個人性を薄めることも、ある程度は可能でしょう。手前味噌ですが、私の研究ではこの解(jie)析をコンピュータのパターン認識(shi)アルゴリズムに行わせたいと思っています。これならば、誰がプログラムを走らせても同じ結(jie)果が得(de)られます。しかし、その結(jie)果はアルゴリズムの能(neng)力に依存しますので、やはり本質的には誤差を免れません。

このようなドボラック法(fa)の「ばらつき」が問題(ti)となる一(yi)方で、ドボラック法(fa)の系統的(de)な「偏り」を疑う意見(jian)も以前から根(gen)強(qiang)く残(can)っています。具体的(de)には、近年になって強(qiang)い台風(feng)が減っているのは、台風(feng)が弱くなったからというよりも、ドボラック法(fa)の推定値(zhi)が真の値(zhi)よりも弱い方に、系統的(de)に偏っていることが原因であるという意見(jian)です()。

3. 強い台風は実際に減ったのか?

では、実際に強い台風は減ってきているのでしょうか?この問題を明らかにすることは、単にドボラック法の検証となるだけではなく、より広い視点では地球温暖化と熱帯低気圧の関係を解明(ming)することにもつながります。そのため近(jin)年はこの問題に対する関(guan)心(xin)が高まってきています。

そこでまず、中(zhong)心気圧が低(di)い台風(強い台風)のリストを表示(shi)してみます。リストを表示(shi)したあとにスクロールして、「次(ci)の操作」にある「発生(sheng)年分布(bu)を表示(shi)」をクリックすると、毎年の個数の分布(bu)(ヒストグラム)を表示(shi)することができます。

ここ10年(nian)ほどに注目すると、確かに1997年(nian)を除いては個数が少ないように見えます。目分量でいえば、920hPa以下(xia)が年(nian)1個ほど減少、900hPa以下(xia)はほぼ絶滅したような状況(kuang)です。もちろんこの「中心(xin)気圧(ya)」の値(zhi)(zhi)は、飛行(xing)機観測が中止された1987年(nian)以降は、ほとんどが推定による値(zhi)(zhi)となっています。ということは、強い台風の個数が減った原因は、「台風自体が弱くなったから」なのではなく、「中心(xin)気圧(ya)の推定法がずれているから」という可能(neng)性も十分にありうるのです。

では、そこに偏(pian)りがあると仮定して、その影響はどの程(cheng)度の勢力にまで及(ji)んでいるのでしょうか。もう少し中心気圧(ya)の高いところまで見(jian)てみましょう。

これも目分量ですが、930hPa以下(xia)もやや減少(shao)しているような印(yin)象(xiang)を受けますが、940hPa以下(xia)で見ると違いはほとんどわかりません。となると、本当は940hPa以下(xia)の台風が、少(shao)しずつ中心気圧(ya)の高い側に偏(pian)っているのかもしれません。

ではドボラック法(fa)は本(ben)当に正しくないのでしょうか。これは検(jian)証(zheng)(zheng)が難しい問題です。というのも中心気(qi)圧の「真の値(zhi)(zhi)」が未知(zhi)である以上、真の値(zhi)(zhi)(観測値(zhi)(zhi))と推定値(zhi)(zhi)の誤差は検(jian)証(zheng)(zheng)しようがないのです。そのため、状況証(zheng)(zheng)拠(ju)的(de)に「個数(shu)が減った」ことまでは言えますが、具(ju)体的(de)にどの値(zhi)(zhi)がどのぐらい間違っていた、という決め手(shou)となる証(zheng)(zheng)拠(ju)を提出することができません。

ただし証拠となりそうなケースがないわけでもありません。例えば、台風200225号が沖(chong)ノ鳥島付近を通過した際(ji)には、において、気象庁の発(fa)表による中心気圧の推定(ding)値(zhi)955hPaに対して、931.54hPaを現地で観(guan)測したことがありました(参(can)照:沖(chong)ノ鳥島ページの「気象要素2002年(ファイル)」および)。これは気象庁が公認する観(guan)測方法ではないために、あくまで非(fei)公式なデータではありますが、参(can)考記録として興味深いものです。

一方で、台風200314号が宮古(gu)島(dao)の上を通過したケースのように、観測史上有数の低い中心気圧にもかかわらず、推(tui)定(ding)値(zhi)と実測値(zhi)とがかなり一(yi)致していたというケースもあります。つまり推(tui)定(ding)値(zhi)の偏り方はケースバイケース。正(zheng)解も不正(zheng)解もあるということになります。

つまり、推定である以(yi)上(shang)は誤(wu)りが生じてしまうのは致し方(fang)ないところで、「誤(wu)っている」ことのみを強(qiang)調することにはあまり意味(wei)がないのではないかと思います。また実測(ce)値(zhi)が存在しない以(yi)上(shang)、他の多(duo)くのケースにおける真(zhen)相を確(que)かめるのは大変に困難です。となると、推定結果の正(zheng)解(jie)・不正(zheng)解(jie)を問うよりも、ブレの少ない一貫性のある結果を得(de)るためにはどうすればよいのか、を考(kao)えることの方(fang)が重(zhong)要なのではないでしょうか。

なお中心気圧が5hPa刻みの「キリのいい数字」となっているのも、台風の中心気圧がドボラック法による推定値であって、推定精度を考慮すればそれ以上の細かい数字を出しても意味がないためです。とはいえ、再解析に基づくベストトラックデータには、5hPa刻みよりも細かい数字が出現することがあります。例えば0613 Shanshanの中心気圧についてでは、919hPaという「キリの悪い」中心気圧が出現した事例を扱っています。また、最低中心気圧で検索で使われている気(qi)圧の選択肢リストは、これまでにベストトラックで出現した最低中心(xin)気(qi)圧をすべて網羅(luo)したリストです。ここに登場するキリの悪い中心(xin)気(qi)圧も、実測値を活(huo)用すると高(gao)精(jing)度の推定(ding)が可能な場合(he)に使われる数(shu)字であると考えられます。

4. 台風観測のこれから

では今後はどうすればよいのでしょうか。我々はまだ、台風の構(gou)造と時間的変化を深く理解しているわけではありません。その性質を深く捉えたモデルに沿(yan)って現在の台風を観測することにより、我々の解析能力(li)もより強化することができると考えられます。

例えば伊勢湾台風では、ような猛烈な発達が観(guan)測されていますが、実測ならばともかく推測のみでここまで急激な変化(hua)を断定するには、台(tai)風の特徴と個性をよほど正確(que)に理解しておく必要があるでしょう。

ところが、現(xian)状の台(tai)風の一(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)のモデルとして想定されているのは、「標(biao)準的(de)な生(sheng)(sheng)(sheng)涯モデル」です。すなわち、誕生(sheng)(sheng)(sheng)・成(cheng)長・成(cheng)熟(shu)・消滅というような標(biao)準的(de)な一(yi)生(sheng)(sheng)(sheng)を想定して、現(xian)在の台(tai)風をそこに当てはめて理解(jie)しているのです。そのため、突如としてパワーアップするような生(sheng)(sheng)(sheng)涯や、山あり谷ありの起伏の激しい生(sheng)(sheng)(sheng)涯、さらに衰(shuai)えると思わせてなかなか衰(shuai)えない生(sheng)(sheng)(sheng)涯など、「あまり標(biao)準的(de)ではない」台(tai)風に対しては、乏(fa)しい経(jing)験則(ze)ではなかなかその個(ge)性を理解(jie)できないのが現(xian)状です。

またまた手前味噌になりますが、このでは、長期とは言えませんが10年ほどの台風雲パターンを収集しておりますので、このデータコレクションを網羅的に調べれば、あるいはドボラック法の「クセ」のようなものが見付かるかもしれません。またこうした大量データの処理というメテオインフォマティクス的手法(fa)(fa)を活用することによって、ドボラック法(fa)(fa)に代わるような新しい台風解析法(fa)(fa)を確立できれば、人間(jian)のパターン認(ren)識とコンピュータのパターン認(ren)識の比較(jiao)によって、新たな知見(jian)を見(jian)出すことが期待(dai)できます。

あるいは、再度飛行機(ji)観測(ce)を復活させて、台風(feng)中(zhong)心(xin)まで正確な中(zhong)心(xin)気圧を測(ce)定しにいけばよいのかもしれません。現在でも米国(guo)では、大西洋においてこのようなが活躍していますから、日本がこれを真似ることも不可能ではないかもしれません。また、台風(feng)の構造をよりよく理(li)解するためには、実(shi)際に台風(feng)に突っこんで得られる各種(zhong)の測(ce)定値(zhi)に勝(sheng)るものはないというのも確かで、アジアの国(guo)でもこのような研究を目的として飛行機(ji)を使うことのある国(guo)もあります。

結局のところ飛行機観測(ce)(ce)においては、「正確(que)な中(zhong)心気圧を測(ce)(ce)定(ding)(ding)する」というのはあくまで任(ren)務(wu)の一つに過(guo)ぎず、台風の構造を実(shi)測(ce)(ce)してよりよく理解する、というのがその大きな任(ren)務(wu)だということになります。したがって、中(zhong)心気圧を測(ce)(ce)定(ding)(ding)するためだけに新たな飛行部隊を創設するのでは、費用(yong)対効(xiao)果の面(mian)で採算は取れないのではないかと思(si)います。また、今(jin)後は多種(zhong)多様なリモートセンシング技術(shu)を用(yong)いた衛星観測(ce)(ce)データが利用(yong)できるようになるため、それらを有効(xiao)に活用(yong)するための技術(shu)を磨くことが重要であると考(kao)えます。例えばリモートセンシング技術(shu)の利用(yong)という面(mian)では、中(zhong)心気圧を測(ce)(ce)定(ding)(ding)する技術(shu)よりも、中(zhong)心付近の最大風速を測(ce)(ce)定(ding)(ding)する技術(shu)の方に将来性があります。

中心気圧は確かに非常に重要な指標ではありますが、台風を特徴づける決定的な指標となっているわけではありません。また中心気圧のみで台風災害の規模が決まるわけではありません。台風による影響を的確に表現するためには、台風の個性を特徴づけるためのもっと多様な指標を考案していってもよいと思(si)います。

「強い台風(feng)は実(shi)際(ji)に減ったのか」という問題の本質は、実(shi)は「中(zhong)心気圧推定(ding)法(fa)が正しいのか」という問題ではなく、「過去のデータからの連続性(xing)が成(cheng)り立(li)っているのか」という問題です。過去のデータが同じような間違え方をしているならば、たとえ推定(ding)自(zi)体が間違っていたとしても、相対(dui)的な比較は可能(neng)です。しかし、過去のデータからの連続性(xing)が成(cheng)り立(li)っていないとすれば、性(xing)質の異なるデータを正当に比較することはできません。飛行機観(guan)測を復(fu)(fu)活させるというのは、過去のデータからの連続性(xing)を確保するために、飛行機観(guan)測を復(fu)(fu)活させて従(cong)来の方法(fa)と統一(yi)しよう、という考え方に他なりません。

しかし、過(guo)去(qu)(qu)のデータからの連(lian)続(xu)性を確保するための方(fang)法(fa)は、何も飛行機観測(ce)(ce)を復活させる方(fang)法(fa)だけではありません。過(guo)去(qu)(qu)のデータに対して現(xian)在(zai)の方(fang)法(fa)を適用(yong)することにより、現(xian)在(zai)の推(tui)定方(fang)法(fa)に合わせるという手段で、過(guo)去(qu)(qu)のデータからの連(lian)続(xu)性を確保する方(fang)法(fa)もあるのです。そのためには、公平な比較を可能とする、過(guo)去(qu)(qu)データのアーカイブを整備することが重(zhong)要です。観測(ce)(ce)技術や解(jie)析技術の進歩(bu)に伴って、過(guo)去(qu)(qu)の方(fang)法(fa)よりも優れた方(fang)法(fa)が発見されることは、科学の世界ではよくあること。優れた手法(fa)を用(yong)いて、過(guo)去(qu)(qu)にさかのぼってデータ解(jie)析を再度(du)検証(zheng)することで、統一的(de)な基(ji)準(zhun)のもとに品(pin)質を揃(jian)えたデータセットを定期的(de)に作り直(zhi)していけばよい。そういった検証(zheng)の基(ji)盤となるデータアーカイブが、過(guo)去(qu)(qu)から未来への変(bian)化を検証(zheng)するのに不可欠な存在(zai)となるでしょう。

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