皆さんこんにちは！気象予報士のyoshi.です。
明日は晴れるのか、雨になるのか。
楽しみにしている予定があると、天気を気にしてテレビやネットを頻繁に確認される方も多いのでは思います。
ところで皆さんは明日の天気ってどうやって予想しているか、ご存じでしょうか。
・・・まあ、知らないのが普通です。
もし知ってたら、その方はとりあえず気象予報士試験をうけましょう。
当たり前ですけど、決してさいころ降って、「何が出るかなっ、何がでるかなっ・・。」って晴れや雨を予想しているわけではないんですよ。
今回の記事では、普段知ることもないであろう明日の天気がどのように予想されているのかについて紹介していきます。
気象予報士試験を目指す方であれば専門知識などでも多く出題されるため知っておきたい事柄。
試験勉強でつまづきやすい解析雨量や降水短時間予報、数値予報の役割を整理していきますのでよくわからないよという方はぜひチェックしてみてくださいね。
明日の天気予想の考え方
まず天気予報を行うために必要な方法について説明していきます。
後でくわしく紹介しますが、明日の天気を予想するためには数値予報そして降水短時間予報という考え方がとても重要になってきます。
基本的に明日の天気というのは主に数値予報に基づいて作成され、明日に近づいた時間帯では降水短時間予報の情報も用いて調整されます。
どちらも、未来を予想していく方法なのですが、なぜ二つ方法あるかというと、近い未来、遠い未来を予想するのに、手法によって精度がことなるからなんですね。
精度がよくなるように未来の時間帯により使う手法を分けているんです。
どのような違いがあるのか。
では、早速みていきましょう。
【現在を知る】解析雨量とは？
まず、未来の降水を予想する手法を知る前に、現在の降水量をどうやって求められているかを把握しておきましょう。
現在の降水量は解析雨量という考え方で求められます。
解析雨量は気象レーダと雨量計による観測を組み合わせて、1km四方の細かさで降水量分布を示すもの。
10分毎に作成される速報版解析雨量と30分毎に作成される解析雨量があり、気象レーダで観測された降水量を、雨量計で観測された降水量で補正して作られています。
未来を予想するためには、出発地点の情報を正しく知るというのがとても重要です。
最初があいまいだと予想したところでどんどんあいまいになってしまいますね。
現在の正確な解析雨量を知るというのは未来の予想にはとても大切なスタート地点となります。
【未来を知る】降水短時間予報とは？
では、次に未来を予想する降水短時間予報について解説していきます。
降水短時間予報とは、短時間降水を対象として提供される予報プロダクトの名称で、短期間では解析雨量の補外予測、時間が先になるにつれて数値予報の結果も含めて構成されています。
降水短時間予報は15時間先まで降水量分布を示したものです。
6時間先までは10分間隔で1km四方で予測し、7～15時間先までは1時間間隔で5km四方で予測します。
主に3時間先までは解析雨量を使用した補外予測に重きを置き、7時間から15時間先までは数値予報を使って予想していきます。
それぞれの定義は後で知ることとして、補外予測は近未来を予測するために、活躍できる手法と覚えておくようにしましょう。
補外予測
補外予測というのは過去の雨雲の動きをもとにして未来の降水分布を予想するという方法です。
例えば、解析雨量で日本の西にあった降水域が現在、日本付近まで移動してきた。
となると、この移動速度を考えると未来は日本の東にいるなという考え方になります。
このように過去の状態から近未来の状態を予想する方法を補外予測といいます。
ただ補外予測は1時間先から3時間先までは精度がいいのですが、それ以降は非常に精度が悪くなるという問題があります。
なので3時間先以降は数値予報というコンピューターでの計算に重きが置かれることになります。
数値予報
数値予報というのはコンピューターをつかって大気の状態を数値的に計算して将来の状態を予測する天気予報手法になります。
主に6時間より先の未来はこの数値予報がつかわれています。
数値予報のプロセスは大きく3つ。
中でも客観解析などの考え方は試験にもよく出るので覚えておくようにしましょう。
①観測
数値予報の最初は観測から始まります。
地上の気象観測や高層気象観測、気象レーダによる観測などで観測データを収集します。
コンピューターで計算していくにあたって、初期値として必要な気温や湿度、気圧、風の他、雲水量、地表面温度、標高・地形などの情報も観測で収集していきます。
②品質管理
観測されたデータの中には、機器の故障による異常なデータや通信エラー、人為的なミスによる異常値が含まれている場合があります。
それを取り除く作業が品質管理と呼ばれる工程になります。
③客観解析
客観解析とは、観測データを統計的・数理的手法で処理し、人の主観を入れずに、大気の状態を格子点上に再現すること。です。
格子点というのは日本を等間隔に縦と横の線で分断したときの交点のことで、全て等間隔となっています。
図ではAのことで、一つ一つの丸が格子点です。
その間隔は全球モデルでは13km、メソモデルは5km、局地モデルは2km。
格子点の間隔が狭くなるほど解像度があがり、地形や局地的降水を精緻に表現できるのですが、
計算量の増大や初期値誤差への感度が高まるため、予報目的に応じた解像度の選択が必要となります。
この格子点での観測値を最初に求めていきます。
ただ格子点状にぴったり観測所がない場合もあり、その場合は格子点の近くで計測した数値を内挿し格子点の観測値としています。
格子点の気象要素である観測値を求める作業が客観解析のスタートになりますね。
観測値は実測値なのですが、コンピューターで未来を計算するためには解析値という初期値に変換してやる必要があります。
解析値をつくるためには、観測値に第一推定値というものを足した値が使用されます。
いろんな言葉がでてきましたが、観測値がそのまま解析値に使われるわけではないので注意しておきましょう。
ちなみに、第一推定値というのは解析値をもとに次の客観解析が行われる時間（6時間後）の気象要素を計算した値のこと。
イメージはこうなります。
初期の解析値のコンピューターでの計算結果が次の第一推定値となり、観測値を合わせたその時刻の解析値のコンピューター計算結果が次の第一推定値となります。
数値予報でもこの初期値である格子点の値(解析値)決定する作業がとても重要になるわけです。
これがあいまいであれば、先の予想もあいまいになりますからね。
この客観解析を行うための手段としては四次元変分法や三次元変分法という手法がありますが、これは別の機会に紹介していきたいと思います。
このように数値予報や補外予測を使用することで未来の大気状態を予想することができるようになっています。
【５分で読める！】数値予報や観天望気について気象予報士がわかりやすく解説！
まとめ
明日の天気予想というのは、単一の資料や一つの手法だけで決められているわけではありません。
数値予報で描かれた大まかな流れを軸に、時間が近づくにつれて降水短時間予報や解析雨量を用いて現実とのズレを確認・修正しながら、最終的な予想が作られているんですね。
普段から予報のことを考えて生活することはありませんが、仕組みを知ることで、予報が外れた理由や、予報が変化する背景も理解しやすくなります。
明日の天気を知るだけでなく、「なぜそう予想されているのか」に目を向けることでも、天気予報の楽しみ方が変わってくるのではないでしょうか。
最後までお読みいただきありがとうございます！
