プログラム紹介

ムーンショット目標82050年までに、激甚化しつつある台風や豪雨を制御し極端風水害の脅威から解放された安全安心な社会を実現

研究開発プログラム概要

 地球温暖化が進み、台風や豪雨等の極端気象による風水害が激甚化・増加している中で、災害につながる極端気象自体の強度やタイミング、発生範囲などを変化させることができれば、直接的な被害を回避することや格段に被害を軽減させられる可能性があります。
 本研究開発プログラムでは、極端気象の深い理解、気象モデルやデータ同化、アンサンブル手法などの気象予測技術の向上等により気象制御理論の構築を進めるとともに、社会的・技術的・経済的に実現可能な気象制御技術の実現を目指した研究開発を進めていきます。

構想ディレクター(PD)

三好 建正理化学研究所 計算科学研究センター チームリーダー

【PDメッセージ】
 地球温暖化の進行等により激甚化している極端風水害による被害を、台風や豪雨の強度・タイミング・発生範囲などを変化させる気象制御技術を開発して大幅に軽減することを目指しています。研究開発では、シミュレーションを活用した制御理論、人工的に大気に擾乱を与える制御技術、基盤となる数理やELSIに関するテーマをマッチングし推進していきます。目標の実現に向け、人類の夢であった気象の制御を人類共通の開かれた技術として作り上げるため、PDとしてリーダシップを発揮したいと思います。
アドバイザー
中澤 哲夫 東京大学 大気海洋研究所 学術支援職員
坂上 貴之 京都大学 大学院理学研究科 教授
井村 順一 東京工業大学 工学院 教授/理事・副学長
潮 俊光 大阪大学 基礎工学研究科 教授
牛尾 知雄 大阪大学 大学院工学研究科 教授
大原 美保 土木研究所 水災害・リスクマネジメント国際センター 主任研究員
標葉 隆馬 大阪大学 社会技術共創研究センター 准教授
山田 道夫 京都大学 数理解析研究所 特任教授
余田 成男 京都大学 国際高等教育院 副教育院長/特定教授
齊藤 和雄 気象業務支援センター 研究推進部 室長(兼務)
水藤 寛 東北大学 材料科学高等研究所 教授
安田 珠幾 気象庁 総務部 参事官

*副構想ディレクター(サブPD)

研究開発プロジェクト

「研究開発プロジェクト名」「研究開発プロジェクトの概要」は、採択後の作り込み(提案した研究開発プロジェクトの見直しおよび具体化)を経て変更される場合があります。

社会的意思決定を支援する気象-社会結合系の制御理論
プロジェクトマネージャー(PM) 澤田 洋平(東京大学 大学院工学系研究科 准教授)
研究開発プロジェクト概要

民主的な社会的意思決定に基づく気象と社会の制御で極端風水害の恐怖から解放された社会を目指します。この社会像に向けて、小さな力で最大限に達成できる未来の気象をシミュレーションによって求めるMeteorological Controlの理論研究と、極端風水害が引き起こす多種多様な社会インパクトを統合的に予測するImpact-based Forecastingの技術開発を行います。

安全で豊かな社会を目指す台風制御研究
プロジェクトマネージャー(PM) 筆保 弘徳(横浜国立大学 先端科学高等研究院 台風科学技術研究センター長)
研究開発プロジェクト概要

本研究は気候変動に伴い激甚化が予想される台風を、防災インフラの有効範囲程度まで抑制する制御理論と要素技術を開発し、2050年までに台風の脅威から開放された安全で豊かな社会の実現を目指します。そのために航空機、船舶、衛星での高精度観測と、台風内部まで再現する数値モデル開発を行い、これらから台風制御理論を確立します。さらに災害予測と影響評価を行い、台風制御の社会的受容性と合意形成の問題に取り組みます。

ゲリラ豪雨・線状対流系豪雨と共に生きる気象制御
プロジェクトマネージャー(PM) 山口 弘誠(京都大学 防災研究所 准教授)
研究開発プロジェクト概要

2050年までに、都市改変により着実に人間活動由来の豪雨発生を削減し、また気候変動適応策として気流渦・熱、水蒸気流入・収束、雲粒子形成など“豪雨の根っこ”を操作することで、豪雨を発生しにくくする実時間制御の実現を目指します。豪雨制御の長期影響評価とELSIの視座から“自然の懐”を明らかにし、自然と人を繋ぐキーファクターとして豪雨制御技術を位置づけることによって、豪雨と人が共に生きる未来社会の形成を目指します。

気象制御のための制御容易性・被害低減効果の定量化
プロジェクトマネージャー(PM) 小槻 峻司(千葉大学 国際高等研究基幹/環境リモートセンシング研究センター 教授)
研究開発プロジェクト概要

本研究は、気象制御の意思決定における「制御効果最大化」の議論を可能とするため、(1) 気象の制御容易性、(2) 気象制御による被害低減効果 の定量化を実現します。(1)では過去の気象災害事例に対し「少しの操作で災害を回避できる災害/非災害レジームの分水嶺が存在するか?」を機械学習により明らかにします。(2) では、非制御・制御シナリオの被害金額・影響人口を日本全域で算出し、被害低減効果を定量化します。

台風下の海表面での運動量・熱流束の予測と制御
プロジェクトマネージャー(PM) 高垣 直尚(兵庫県立大学 大学院工学研究科 准教授)
研究開発プロジェクト概要

これまで台風を制御したいと望んでも、(1)台風強度予測精度が悪い、(2)自然現象と台風制御効果とを見分ける事が難しい、という2つのボトルネックが存在していました。そこで本研究では、台風をシミュレーションするための大型室内実験水槽を用いて、台風下の海表面を通しての運動量と熱の輸送機構を解明し、砕波や風波のパラメータを用いて運動量・熱の輸送量を定式化し、ひいては2つのボトルネックの解決を目指します。

局地的気象現象の蓋然性の推定を可能にする気象モデルの開発
プロジェクトマネージャー(PM) 西澤 誠也(理化学研究所 計算科学研究センター 研究員)
研究開発プロジェクト概要

線状降水帯のような局地的気象現象の発生場所・時刻・強度などが必然的に決まるのかそれとも偶然的かという蓋然性は、それら現象の制御のための適切な手法決定のためには極めて重要です。現状では蓋然性の推定のためには複数の課題が存在します。本研究では、最も大きな課題の一つであるシミュレーションモデルの問題解決に取り組み、蓋然性推定を可能にする気象モデルの開発を目指します。

大規模自由度場のセンサ/アクチュエータ位置最適化と非直交・非線形最適制御則の構築
プロジェクトマネージャー(PM) 野々村 拓(東北大学 大学院工学研究科 准教授)
研究開発プロジェクト概要

気象のような複雑大規模自由度場の制御に於いて制御効率を最大化するため1)センサおよびアクチュエータの位置の最適化技術および2)線形近似システムに内在する非直交性を利用した過渡応答により制御入力に限界がある状況下で場を制御する非線形制御則の技術を構築します。この制御を実現し、モデル問題、流体力学問題、および簡易的な気象モデルへ適用し、その効果を明らかにして実際の気象問題での適用への基盤を作ります。

台風制御の予測と監視に不可欠な海の無人機開発
プロジェクトマネージャー(PM) 森 修一(海洋研究開発機構 地球環境部門 プログラム長代理(上席研究員))
研究開発プロジェクト概要

台風は暖水海面からの潜熱供給により発生発達するため、台風中心周辺域における海上大気や海洋表層(~深さ約150m)の詳細な構造は、台風制御実施前に必要不可欠なデータであり、かつ制御実施後にも継続的に監視すべき重要な情報ですが、航空機や衛星観測から知ることが困難です。このため、台風中心周辺域で自律的に定点保持可能なVirtual Mooring(仮想係留)機能を有し、海洋表層と海上気象を継続的に観測可能な無人観測機(VMドローン)を開発することにより、台風制御に必須な予測と監視の実現に貢献します。

関連情報

お問い合わせ

国立研究開発法人科学技術振興機構 ムーンショット型研究開発事業部
第一推進グループ ムーンショット目標8 担当

e-mail moonshot-goal8メールアドレスjst.go.jp