山田 広幸 (ヤマダ ヒロユキ)

Yamada Hiroyuki

写真a

職名

教授

科研費研究者番号

30421879

ホームページ

http://w3.u-ryukyu.ac.jp/met_rq/

現在の所属組織 【 表示 / 非表示

  • 専任   琉球大学   理学部   物質地球科学科   教授  

取得学位 【 表示 / 非表示

  • 北海道大学 -  博士(理学)  その他 / その他

職歴 【 表示 / 非表示

  • 2000年04月
    -
    2003年03月

      地球観測フロンティア研究システム ポスドク研究員  

  • 2003年04月
    -
    2004年06月

      地球観測フロンティア研究システム 研究員  

  • 2004年07月
    -
    2010年03月

      海洋研究開発機構 地球環境観測研究センター 研究員  

  • 2010年04月
    -
    2012年07月

      海洋研究開発機構 地球環境変動領域 主任研究員  

  • 2012年08月
    -
    継続中

      琉球大学  

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所属学会・委員会 【 表示 / 非表示

  •  
     
     
     

    米国気象学会

  •  
     
     
     

    日本地球惑星科学連合

  •  
     
     
     

    日本気象学会

  • 1994年04月
    -
    継続中
     

    日本気象学会

  • 2004年04月
    -
    継続中
     

    米国気象学会

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研究キーワード 【 表示 / 非表示

  • 熱帯気象学,メソスケール気象学

  • メソスケール気象学

  • レーダー気象学

  • 台風

  • 熱帯気象学

研究分野 【 表示 / 非表示

  • 自然科学一般 / 大気水圏科学

  • 気象学

主たる研究テーマ 【 表示 / 非表示

  • 台風の発生機構に関する観測及び数値実験

論文 【 表示 / 非表示

  • Mammatus‐Like Echo Structures Along the Base of Upper‐Tropospheric Outflow‐Layer Clouds of Typhoons Observed by Cloud Radar

    Tadayasu Ohigashi, Kazuhisa Tsuboki, Taro Shinoda, Haruya Minda, Moeto Kyushima, Hiroyuki Yamada, Hironori Iwai

    Geophysical Research Letters ( American Geophysical Union (AGU) )  48 ( 19 )   2021年10月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

  • Domain knowledge integration into deep learning for typhoon intensity classification

    Maiki Higa, Shinya Tanahara, Yoshitaka Adachi, Natsumi Ishiki, Shin Nakama, Hiroyuki Yamada, Kosuke Ito, Asanobu Kitamoto, Ryota Miyata

    Scientific Reports ( Springer Science and Business Media LLC )  11 ( 1 )   2021年06月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

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    <title>Abstract</title>In this report, we propose a deep learning technique for high-accuracy estimation of the intensity class of a typhoon from a single satellite image, by incorporating meteorological domain knowledge. By using the Visual Geometric Group’s model, VGG-16, with images preprocessed with fisheye distortion, which enhances a typhoon’s eye, eyewall, and cloud distribution, we achieved much higher classification accuracy than that of a previous study, even with sequential-split validation. Through comparison of t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE) plots for the feature maps of VGG with the original satellite images, we also verified that the fisheye preprocessing facilitated cluster formation, suggesting that our model could successfully extract image features related to the typhoon intensity class. Moreover, gradient-weighted class activation mapping (Grad-CAM) was applied to highlight the eye and the cloud distributions surrounding the eye, which are important regions for intensity classification; the results suggest that our model qualitatively gained a viewpoint similar to that of domain experts. A series of analyses revealed that the data-driven approach using only deep learning has limitations, and the integration of domain knowledge could bring new breakthroughs.

  • Inner‐Core Wind Field in a Concentric Eyewall Replacement of Typhoon Trami (2018): A Quantitative Analysis Based on the Himawari‐8 Satellite

    S. Tsujino, T. Horinouchi, T. Tsukada, H.‐C. Kuo, H. Yamada, K. Tsuboki

    Journal of Geophysical Research: Atmospheres ( American Geophysical Union (AGU) )  126 ( 7 )   2021年04月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

  • The Double Warm-Core Structure of Typhoon Lan (2017) as Observed through the First Japanese Eyewall-Penetrating Aircraft Reconnaissance

    YAMADA Hiroyuki, ITO Kosuke, TSUBOKI Kazuhisa, SHINODA Taro, OHIGASHI Tadayasu, YAMAGUCHI Munehiko, NAKAZAWA Tetsuo, NAGAHAMA Norio, SHIMIZU Kensaku

    気象集誌. 第2輯 ( 公益社団法人 日本気象学会 )  99 ( 5 )   2021年 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

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    <p> Upper-tropospheric aircraft reconnaissance was carried out for Typhoon Lan (2017) using a civil jet with a newly developed dropsonde system. This was the first case of a Japanese research group observing the inner core of an intense typhoon using dropsondes. This paper describes the warm-core structure in the eye and the associated thermodynamic and kinematic features of the eyewall. During two days of reconnaissance, this typhoon preserved its peak intensity in an environment with a strengthening vertical shear. Dropsondes captured a double warm-core structure with a higher perturbation temperature in the middle and upper troposphere, which persisted between the two flight missions. The two warm cores show a difference in the equivalent potential temperature (<i>θ<sub>e</sub></i>) of more than 10 K, suggesting different air origins. Saturation point analysis suggest that air observed in the upper warm core was entrained from the eyewall. The eyewall updraft in the left-of-shear semicircle had a two-layer structure with a higher <i>θ<sub>e</sub></i> and lower absolute angular momentum on the inner side of the updraft core. Analyses of the saturation point and parcel method suggest that the warmer air with a <i>θ<sub>e</sub></i> exceeding 370 K on the inner side of the updrafts originated from the eye boundary layer and was eventually transported into the upper warm core. These results led us to hypothesize that the vertical transport of high-<i>θ<sub>e</sub></i> air from the eye boundary layer contributed to the continuous eye warming in the upper troposphere against the negative effect of a strengthening environmental wind shear on the storm intensity. This study demonstrates the significance of eyewall-penetrating upper-tropospheric reconnaissance for monitoring the warm-core structure in the present situation where accurate measurements of both humidity and temperature for calculating <i>θ<sub>e</sub></i> can only be made with dropsonde-type expendables.</p>

  • Intensification and Maintenance of a Double Warm-core Structure in Typhoon Lan (2017) Simulated by a Cloud-resolving Model

    Satoki Tsujino, Kazuhisa Tsuboki, Hiroyuki Yamada, Tadayasu Ohigashi, Kosuke Ito, Norio Nagahamato

    Journal of the Atmospheric Sciences ( American Meteorological Society )    2020年11月 [ 査読有り ]

    掲載種別: 研究論文(学術雑誌)

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    <title>Abstract</title>Knowledge of the development and maintenance processes of double warm cores in tropical cyclones is important for full understanding of the dynamics of storm intensity changes. During its mature stage, Typhoon Lan (2017) had a clear double warm-core structure, which was observed by dropsondes. In this study, to investigate the intensification and maintenance of the double warm-core structure, a numerical simulation of the storm is performed with a cloud-resolving model and verified by dropsonde and satellite observations. A potential temperature budget and backward trajectories are diagnosed to examine intensification and maintenance processes in the simulated eye. The budget analysis indicates that, during the most rapidly intensifying stage, a double warm core is enhanced by axisymmetric subsidence warming in the eye. In the mature stage, upper-core warming is mostly canceled by ventilation due to vertical wind shear, but the lower core continues to warm by asymmetric advection, possibly associated with dynamical instability in the eyewall. The results raise a topic of interest: It is difficult to fully explain the axisymmetric subsidence warming process during the most rapidly intensifying stage by the dynamical response in an axisymmetric balanced vortex. The back-trajectory analysis indicates that the air mass associated with the subsidence is partly induced by inward acceleration in subgradient regions (unbalanced processes) in the eyewall.

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著書 【 表示 / 非表示

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MISC(その他業績・査読無し論文等) 【 表示 / 非表示

研究発表等の成果普及活動 【 表示 / 非表示

科研費獲得情報 【 表示 / 非表示

  • 航空機観測によるスーパー台風の力学的・熱力学的構造と強化プロセスの解明

    基盤研究(S)

    課題番号: 21H04992

    研究期間: 2021年07月  -  2026年03月 

    代表者: 坪木 和久 

    直接経費: 145,500,000(円)  間接経費: 189,150,000(円)  金額合計: 43,650,000(円)

  • 台風等に対する航空機搭載フェーズドアレイ気象レーダによる観測システムの構築

    基盤研究(C)

    課題番号: 19K03973

    研究期間: 2019年04月  -  2022年03月 

    代表者: 高橋 暢宏, 山田 広幸, 牛尾 知雄, 金田 幸恵 

    直接経費: 3,300,000(円)  間接経費: 4,290,000(円)  金額合計: 990,000(円)

     概要を見る

    初年度の計画として、航空機搭載のマルチパラメータ・フェーズドアレイレーダの観測要求およびシステム設計を行うことと、既存の観測(人工衛星搭載レーダおよび地上のマルチパラメータ・フェーズドアレイレーダ)を用いた雲物理量・運動場に関する解析研究を計画している。 観測シミュレーションシステムの構築に用いる台風の3次元データを数値雲モデル(CReSS)を用いて実施した。 台風観測におけるレーダへの要求条件の整理に関して、地上レーダを用いた台風内の風速場を再現する研究を行い航空機搭載レーダのドップラー速観測に対する要求を明らかにした。 これらを要求をもとに、既存の地上のフェーズドアレイ気象レーダの諸元(研究協力者のメーカ情報)および、航空機へのレーダ搭載性(研究協力者の航空機事業者による)から、航空機搭載レーダのアンテナのサイズや走査、送信出力などの性能を定めた。そのレーダの性能を用いて、台風観測による飛行経路と観測可能範囲および感度についての検討を行った。次年度の研究の前倒しして、台風の目を中心とした同心円の飛行パターンを想定して観測シミュレーションを行った。特に、飛行経路(航空機の軌跡)の決定と走査パターンからレーダビームの位置の決定を行うところが、実際の観測実験を想定した観測シミュレーションシステムの基本技術になる。今回は、簡易的な降水システムを想定し、観測シミュレーションで的確に観測できることを確認した。さらに、台風観測において観測性能を保てる観測半径を評価した。 また、台風内の温度構造や降水粒子タイプの分布は台風の発達に重要であることから、人工衛星搭載レーダの観測データを用いて、固体層と液体層を分離する手法を開発した。また、地上設置のマルチパラメータレーダを用いて既存論文に基づく降水粒子タイプの分類手法を評価した。

  • 台風等に対する航空機搭載フェーズドアレイ気象レーダによる観測システムの構築

    基盤研究(C)

    課題番号: 19K03973

    研究期間: 2019年04月  -  2022年03月 

    代表者: 高橋 暢宏, 山田 広幸, 牛尾 知雄, 金田 幸恵 

    直接経費: 3,300,000(円)  間接経費: 4,290,000(円)  金額合計: 990,000(円)

  • 台風進路に関わる「藤原効果」の再考

    基盤研究(B)

    課題番号: 18H01283

    研究期間: 2018年04月  -  2023年03月 

    代表者: 伊藤 耕介, 山田 広幸, 山口 宗彦 

    直接経費: 13,000,000(円)  間接経費: 16,900,000(円)  金額合計: 3,900,000(円)

     概要を見る

    本研究は,2つの渦が接近した際に,両者の経路のパターンが複雑化する「藤原効果」について,渦力学に関する研究者から台風の数値予報に関わる現業機関職員までが連携して研究を進めるものである.初年度となる平成30年度は,研究参画者が次年度以降に研究を円滑に進めるための環境整備や過去の事例の整理や情報収集を行うことを目標とした. <BR> 具体的には,計算機環境を整えるため,年度の初めに,高速な計算を実施するためのサーバーの調達を行った.また,理想化実験を進めるため,調達した計算サーバー上に2次元順圧非発散モデルを構築し,藤原効果の再現実験を開始した.モデル構築は順調に進み,2つの近接する同極の渦を置いて藤原効果を再現する実験を行うことができた.このサーバー上には,順圧非発散モデルのほか,非静力学モデルの実装も行った. <BR> さらに,過去の事例の整理により,台風の進路予報が大外しした場合の多くで,予報を外した台風の近傍に別の渦が存在していることを明らかにした.このことは,台風の進路予報の大外し事例に藤原効果が関与していることを示唆するものである.特に,気象庁全球モデルと非静力学モデルで2016年台風第7号の進路に大きな差異が認められたため,数値実験の結果を調べたところ,数十キロスケールの正渦の生成に伴う藤原効果が関与していることが分かった.このほか,鬼怒川豪雨を引き起こした台風第17号と台風第18号,2015年2つの台風の位置関係に応じて,降水量が異なることをアンサンブルシミュレーションにより明らかにした.このことは,災害をもたらした激しい豪雨が,本研究のテーマにも深くかかわっている場合があるということを示唆している.

  • 台風進路に関わる「藤原効果」の再考

    基盤研究(B)

    課題番号: 18H01283

    研究期間: 2018年04月  -  2023年03月 

    代表者: 伊藤 耕介, 山田 広幸, 山口 宗彦 

    直接経費: 13,000,000(円)  間接経費: 16,900,000(円)  金額合計: 3,900,000(円)

     概要を見る

    本研究は,2つの渦が接近した際に,両者の経路のパターンが複雑化する「藤原効果」について,渦力学に関する研究者から台風の数値予報に関わる現業機関職員までが連携して研究を進めるものである.初年度となる平成30年度は,研究参画者が次年度以降に研究を円滑に進めるための環境整備や過去の事例の整理や情報収集を行うことを目標とした. <BR> 具体的には,計算機環境を整えるため,年度の初めに,高速な計算を実施するためのサーバーの調達を行った.また,理想化実験を進めるため,調達した計算サーバー上に2次元順圧非発散モデルを構築し,藤原効果の再現実験を開始した.モデル構築は順調に進み,2つの近接する同極の渦を置いて藤原効果を再現する実験を行うことができた.このサーバー上には,順圧非発散モデルのほか,非静力学モデルの実装も行った. <BR> さらに,過去の事例の整理により,台風の進路予報が大外しした場合の多くで,予報を外した台風の近傍に別の渦が存在していることを明らかにした.このことは,台風の進路予報の大外し事例に藤原効果が関与していることを示唆するものである.特に,気象庁全球モデルと非静力学モデルで2016年台風第7号の進路に大きな差異が認められたため,数値実験の結果を調べたところ,数十キロスケールの正渦の生成に伴う藤原効果が関与していることが分かった.このほか,鬼怒川豪雨を引き起こした台風第17号と台風第18号,2015年2つの台風の位置関係に応じて,降水量が異なることをアンサンブルシミュレーションにより明らかにした.このことは,災害をもたらした激しい豪雨が,本研究のテーマにも深くかかわっている場合があるということを示唆している.

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