gooブログはじめました!「水文統計的集中豪雨の研究」

「集中豪雨」は学術的に定義された用語ではないため「量的定義はない」が、水文統計では「量的定義」が可能です。

Conditional precipitation probability model for a given time interval

2024-05-08 09:37:47 | 学問
Conditional precipitation probability model for a given time interval
Hydrostatistics is a discipline that aims to determine the extreme values of unit-time rainfall using probability statistics and apply them to water resource planning and the design and management of hydraulic structures. Conventional hydrostatistics directly analyzes the extreme values of unit-time rainfall, assuming that unit-time rainfall is an independent random variable. However, this assumption is only partially valid, and experiencing unprecedented extreme values can lead to damages beyond expectations.
One possible explanation for the emergence of unprecedented extreme values is the presumed influence of global warming. Therefore, there is a need to develop new probabilistic models for studying the extreme values of unit-time rainfall.
Interestingly, such new probabilistic models already exist in the form of analytical models known as the Depth-Duration (DD) and Depth-Area (DA) equations. Notable examples of the DD equation include the Sherman equation, and the Horton equation is a well-known example of the DA equation.
 Sherman式: rt = a / t^c, where, rt is average rainfall intensity at time t, and a and c are coefficients.
 Horton式: PA = P0 * exp(-k * A^n), where, PA is average rainfall over area A, P0 is maximum rainfall within area A, k and n are coefficients.
Analysis of the DD equation is typically conducted on log-log paper. The coefficient c is known as the shape parameter. This designation stems from the observation that on log-log paper, the mean rainfall intensity over time t exhibits an approximately linear distribution with respect to the time axis.
However, as long as the coefficient c is referred to as the shape parameter, the DD equation does not qualify as a probabilistic model. To transform the DD equation into a probabilistic model, dimensionless unit time 1 and dimensionless representative time T are introduced. The rainfall intensity per unit time is represented by r1, and the average rainfall intensity over time T is denoted by rT. The DD equation is expressed as the ratio between these two quantities.
 Log(r1/rT)=logT^c
Consider a scenario where T units of time receive RT mm of rainfall. What is the maximum possible rainfall in millimeters per unit time? The maximum value is RT/1, and the minimum value is RT/T. In the former case, the coefficient c is equal to 1, while in the latter case, c is equal to 0. Consequently, the coefficient c is distributed within the range [0, 1]. However, if RT is sufficiently large, the distribution becomes (0, 1). This implies that the coefficient c can be transformed into a random variable.
By incorporating dimensionless unit time and dimensionless representative time into the solution of the DD equation, the DD equation can be transformed into a probabilistic model. However, while the coefficient c is determined by a random variable, it is also dependent on RT over time T. Therefore, unit-time rainfall is not an independent random variable. I refer to the coefficient c as the "temporal concentration degree of rainfall."

中国河南省鄭州市における2021年7月豪雨

2021-10-11 22:04:59 | 学問
 2021/07/22の高知新聞に、『中国豪雨120万人被災』の見出しで、【北京、上海共同】中国河南省鄭州市の豪雨災害が報じられた。『地元の気象当局は「千年に一度」の激しい雨だと指摘した。』。中略『鄭州市で20日午後4時から5時までの1時間に201.9mmの雨が降った。』。
 また、8月25日の現代ビジネスに『鄭州市では7月16日から連日豪雨が降り続いた。鄭州市の年間平均降雨量は640.8ミリメートル。だが、『7月17日20時から7月20日20時までのわずか3日間で降雨量は617.1ミリメートルに達し、さらに7月20日早朝4時から21日早朝4時までのたった24時間で降雨量は645.6ミリメートルに達し、わずか1日で年間雨量を上回ったことになる。』と報じた。(https://gendai.ismedia.jp/articles/-/86551?page=2、2021/10/11) 
 結局、7月16日から21日までの総雨量は1262.7mm超、最大24時間雨量は645.6mm、最大1時間雨量201.9mmとなる。
 日本の過去最大1時間雨量は1982年長崎豪雨(長与町)で観測された187mm、24時間雨量は541mmであり、降水の時間集中度モデルによる推定式を用いて超過確率を約1/1584と推定した。
 『地元の気象当局は「千年に一度」』と推定しているが、推定の方法は不明である(赤丸)。そこで降水の時間集中度モデルによる確率推定式による推定値と比較する。推定式は総雨量に従属するので厳密な比較はできないが、過去に作成した推定式aおよびbの中間にあり、妥当な推定であると思われる。


静岡県熱海市伊豆山地区土石流について

2021-08-20 11:46:58 | 学問
 20210703に発生した熱海市伊豆山地区土石流の映像を見て驚愕した。10日に気象庁のレーダー解析による伊豆山地区の時間雨量が報道された(高知新聞)。この地域では7月の観測史上最大とされたが、この程度の雨であれほどの土石流が発生するだろうかと疑問に思った。その後の報道で不適切な盛土が行われていたことが報じられ、納得した。
 救助活動は長期化した。当然、訴訟がなされるだろうと思った。




 
 国土強靭化年次計画で、人為的な不適切盛土等による重大な災害の発生をどうみていたのだろうか。



 2021年は、昨年に続くコロナ禍に加え、各地で大雨が観測され、九州では1000mmを超す観測点もあり、各地で浸水被害が報じられた。気候変動は確実に迫っているし、待ってくれない。
 家族を亡くされた方や怪我や家屋の被災者は、突然の災害に生活が激変する。公の支援をお願いしたい。