報道発表

理化学研究所（理研）計算科学研究センターデータ同化研究チームの三好建正チームプリンシパル、大塚成徳上級研究員、ジェームズ・テイラー研究員、情報通信研究機構（NICT）電磁波研究所電磁波伝搬研究センターリモートセンシング研究室の佐藤晋介総括研究員、防災科学技術研究所（防災科研）極端気象災害研究領域水・土砂防災研究部門の前坂剛上席研究員、大阪大学大学院工学研究科の牛尾知雄教授、株式会社Preferred Networks（PFN）AIプロダクツ&ソリューションズ本部の前田新一シニアリサーチャー、株式会社エムティーアイ（エムティーアイ）ライフ・エンターテインメント事業本部ライフ事業部の小川晋事業部長、気象ビジネス部の佐藤有貴、テクノロジー本部アカウントシステムエンジニア部の芦川謙吾らの共同研究グループは、スーパーコンピュータ「富岳」^[1]と2台の次世代気象レーダ「マルチパラメータ・フェーズドアレイ気象レーダ（MP-PAWR）^[2]」を用いた、超高速高性能リアルタイム降水予報の世界で初めての実証実験^[3]を行います。
三好チームプリンシパルらは、30秒ごとに豪雨の高速3次元観測が可能なMP-PAWRとスーパーコンピュータを組み合わせ、30分先までのゲリラ豪雨を予測する超高速高性能リアルタイム降水予報を開発しています。2021年の東京オリンピック・パラリンピックの期間中には、首都圏を対象にMP-PAWRと「富岳」を組み合わせた実証実験を行いました。
今回の実証実験では、関西圏に設置された2台のMP-PAWRを用い、東京オリンピック・パラリンピック時の実証実験の2倍にもなる大容量のレーダ観測データをリアルタイムに「富岳」に取り込むことで、大阪・関西万博会場と周辺地域のゲリラ豪雨を30秒ごとに30分先まで予測し、8月5日から8月31日までの期間、大阪・関西万博来場者や博覧会協会、周辺地域の皆様向けに予測情報を提供します。これは「富岳」を用いてレーダ観測データと気象モデルを高度に融合させることでゲリラ豪雨のデジタルツインを発展させ、超スマート社会Society 5.0^[4]の実現に貢献できるものと期待できます。
本取り組みは、「2025年大阪・関西万博アクションプラン」^[5]の一つである「リモートセンシング技術による高精度データの解析及びリアルタイム配信の実証」（総務省）に基づいています。

近年、短時間での大雨の発生回数は増加の傾向があり、強度の強い雨ほど増加率が顕著です^注1）。このような短時間に局地的・突発的に降るゲリラ豪雨による被害を減らすためには、豪雨の兆候を早期に検知して豪雨の規模や位置を詳細に予測し、安全に係る情報を適時適切に提供することが重要です。
三好チームプリンシパルらは2016年に「解像度100mで30秒ごとに更新する30分後までの天気予報」という、空間的にも時間的にも桁違いに高分解能な「ゲリラ豪雨予測手法」を開発しました^注2）。その手法に基づいて、2020年8月25日から9月5日まで、さいたま市に設置されているMP-PAWRによる30秒ごとの雨雲の詳細な観測データと、スーパーコンピュータ「Oakforest-PACS」を用いて、首都圏において30秒ごとに更新する30分後までの降水予報をリアルタイムで行う実証実験を実施しました^注3）。
さらに2021年には、7月から9月にかけて開催された東京オリンピック・パラリンピックの期間中、MP-PAWRの観測データと当時運用開始したばかりの「富岳」を使用し、リアルタイム降水予報の実証実験を実施しました^注4）。この研究成果は、米国計算機学会のゴードン・ベル賞気候モデリング部門の最終候補（ファイナリスト）に選出されました^注5）。
2025年4月から開催されている大阪・関西万博において、来場者などへの高精度気象予測情報を提供するため、NICT、大阪大学、防災科研、PFN、理研、エムティーアイは、6者連携を開始しました^注6）。

今回は、神戸市のNICT未来ICT研究所と、大阪府吹田市の大阪大学吹田キャンパスに設置された2台のMP-PAWRによる観測データと「富岳」を用いて、リアルタイム降水予報の実証実験を行います。MP-PAWRの観測データは、防災科研が開発した高精度な3次元雨量推定技術を適用し、PFNが開発したデータ圧縮・配信プラットフォーム「きゅむろん」^[6]を通じて、圧縮された状態で理研に配信されます。理研では、「富岳」を用いて、世界で初めて2台のMP-PAWRの観測データを使った降水予報計算を実行し、リアルタイムで豪雨予測を行います。2台のMP-PAWRで異なる方向から雨雲観測を行うことで降雨による電波の減衰の影響を改善するほか、雨粒の移動速度を2方向から計測することにより、予測精度の向上が期待できます。
本研究では、領域気象モデルSCALEとデータ同化手法「局所アンサンブル変換カルマンフィルタ（LETKF）」を組み合わせた領域数値天気予報システムSCALE-LETKFによって、ゲリラ豪雨の予測を行います。共同研究グループでは、「富岳」を用いた精細な気象予測計算と2台のMP-PAWRによる精細な観測データを組み合わせたSCALE-LETKFによる「ビッグデータ同化」システムを開発してきました。
2021年の東京オリンピック・パラリンピック開催期間中の実験では、さいたま市の1台のMP-PAWRのみを用いて実験を行いました。今回は神戸市と吹田市の2台のMP-PAWRを用いるため、計算領域を広く関西地域に設定しました（図1）。2021年の実験と同じく、計算領域は広範囲の予測計算を行う1.5km格子の外側領域と、MP-PAWRのデータを取り込んで詳細に予測計算する500m格子の内側領域から構成されます。
2台のMP-PAWRを使用することで、主に二つの利点が期待できます。まず、1台の場合には降雨による電波の減衰や、山や建物による電波の遮蔽（しゃへい）などにより、雨が正確に観測できない領域が生じますが、2台同時に用いることにより観測が欠けている部分を補完し合い、より正確に降水分布を捉えることができます。またMP-PAWRの観測によって、雨粒がMP-PAWRに向かってきているか遠ざかっているかという「ドップラー速度」を計測できますが、2台のMP-PAWRで測定したドップラー速度を組み合わせることで、風速の2成分を得ることができます。これにより降水域周辺の風の流れをより正確に把握し、この先の雨雲の変化をより高精度に予測できることが期待できます。

実証実験で得る予報データは、気象業務法に基づく予報業務許可の下、理研の天気予報研究のウェブページ（https://weather.riken.jp/）およびエムティーアイのスマートフォンアプリ「3D雨雲ウォッチ」で8月5日から8月31日まで公開します。 

今回、初めて2台のMP-PAWRと「富岳」を使い、ゲリラ豪雨予報のリアルタイム実証実験を行います。2台のMP-PAWRを使うことにより予測精度の向上が期待されますが、一方で、2台の観測データの組み合わせ方など、新たな研究上の課題が出てきています。今後、今回の実証実験の結果に基づき、さらに研究を進め、複数台のMP-PAWRを使った「ゲリラ豪雨予測手法」の精度向上、実用化が期待されます。
また今回、東京オリンピック・パラリンピック時の実証実験の2倍にもなる大容量のリアルタイムデータを「富岳」に取り込んで、ゲリラ豪雨の予測精度向上に向けた研究を進めます。その研究の蓄積を、気象予測を超えて他のシミュレーション研究にも展開することで、「富岳」を活用した超スマート社会Society 5.0の実現に向けた研究の推進に貢献することが期待されます。

本研究は、スーパーコンピュータ「富岳」政策対応利用課題「『富岳』を活用したリモートセンシング技術による高精度データの分析技術及びリアルタイム配信の実証（研究代表者：大野誠司、課題番号：hp240374、hp250237）」、HPCIシステム利用研究課題「マルチスケール極端気象予測を目指した『ビッグデータ同化』とAIの融合研究（研究課題代表者：三好建正、課題番号：hp240061）」「マルチスケール極端気象予測を目指した『ビッグデータ同化』の研究（研究課題代表者：三好建正、課題番号：hp230094）」を通じて、理化学研究所が提供するスーパーコンピュータ「富岳」の計算資源の提供を受け、実施しています。
また、データ配信プラットフォーム「きゅむろん」は、総務省ICT重点技術の研究開発プロジェクト（JPMI00316）「リモートセンシング技術のユーザー最適型データ提供に関する要素技術の研究開発」（R4～R6年度）の支援を受け開発されました。