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Improvement of local severe precipitation forecast using data assimilation of state-of-art observation systems

Research Project

Project/Area Number 19H01983
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 17030:Human geosciences-related
Research InstitutionJapan, Meteorological Research Institute

Principal Investigator

Yoshida Satoru  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 主任研究官 (00571564)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 酒井 哲  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 室長 (00377988)
柴田 泰邦  東京都立大学, システムデザイン研究科, 准教授 (10305419)
瀬古 弘  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 部長 (60354445)
永井 智広  気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 研究官 (30343891)
山本 真之  国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所電磁波伝搬研究センター, 主任研究員 (90346073)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Keywords線状降水帯 / ライダー観測 / データ同化 / ライダ / 大雨予測 / ライダー / リモートセンシング / 豪雨予測 / 水蒸気 / ウィンドプロファイラー / 水蒸気ライダ / ウィンドプロファイラ / 気温ライダ
Outline of Research at the Start

線状降水帯と呼ばれる大雨が毎年のように発生し、甚大な被害が報告されている。線状降水帯に伴う降水量の予測精度向上には、水蒸気量・気温・風の各鉛直プロファイルの観測とそのデータ同化が重要である。データ同化とは、観測データを用いて予測精度を高める技術である。本研究では、最先端の地上大気観測器による観測を行い、線状降水帯風上側での水蒸気量・気温・風の各鉛直プロファイルを得る。結果からデータ同化を用いて、線状降水帯に伴う降水量の予測精度を向上する。

Outline of Final Research Achievements

Over a period of three years, observations were conducted using water vapor Raman lidars and Doppler lidars in Kyushu, where there are frequent occurrences of local heavy precipitations. These observations successfully captured the lower atmospheric conditions associated with six local severe precipitations. In all cases, it was observed that the lower atmospheric water vapor significantly increased both before and during the occurrence of the local severe precipitations. Furthermore, data assimilation of the observed vertical profiles of lower atmospheric water vapor in three of six events confirmed an improvement in the prediction accuracy of local heavy rainfall. Additionally, a month-long data assimilation experiment using water vapor lidar observations revealed an enhancement in the estimation accuracy of the water vapor field in the lower atmosphere below the 700 hPa level.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、線状降水帯に関連する大気下層の水蒸気と風向風速の鉛直プロファイルの連続観測に成功した。線状降水帯に流入する潜熱供給量が本観測から初めて明らかとなり、気象学的に重要な未解決問題である線状降水帯の発生・維持メカニズムの解明につながる糸口を得た。さらに本研究では、大気下層の水蒸気量のデータ同化により、水蒸気場の改善に加え、事例は限られるものの線状降水帯に伴う大雨の予測精度が向上することを示した。近年、毎年のように線状降水帯の大雨による被害が発生しており、線状降水帯に伴う降水量の予測精度向上は国家的喫緊の課題である。本研究はこの社会的課題解決に資する。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (6 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 1 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Water Vapor Vertical Distribution Measurement with Ground-Based Lidar2022

    • Author(s)
      酒井哲
    • Journal Title

      Journal of The Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 61 Issue: 5 Pages: 366-371

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.366

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • Year and Date
      2022-05-10
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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Observation of Water Vapor with Lidar2022

    • Author(s)
      酒井哲
    • Journal Title

      Journal of The Remote Sensing Society of Japan

      Volume: 42 Issue: 2 Pages: 152-156

    • DOI

      10.11440/rssj.42.152

    • ISSN
      0289-7911, 1883-1184
    • Year and Date
      2022-05-10
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  • [Journal Article] Water Vapor Lidar Observation and Data Assimilation for Improvement in Forecasting Local Severe Precipitation2022

    • Author(s)
      水蒸気ライダー観測とデータ同化による線状降水帯に伴う降水量予測精度の向上
    • Journal Title

      Journal of The Society of Instrument and Control Engineers

      Volume: 61 Issue: 5 Pages: 372-376

    • DOI

      10.11499/sicejl.61.372

    • ISSN
      0453-4662, 1883-8170
    • Year and Date
      2022-05-10
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  • [Journal Article] Lidar observations and data assimilation of low-level moist inflows causing severe local rainfall associated with a mesoscale convective system2022

    • Author(s)
      Satoru Yoshida, Tetsu Sakai, Tomohiro Nagai, Yasutaka Ikuta, Yoshinori Shoji, Hiromu Seko, Koichi Shiraishi
    • Journal Title

      Monthly Weather Review

      Volume: 150 Issue: 7 Pages: 1781-1798

    • DOI

      10.1175/mwr-d-21-0213.1

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    • Author(s)
      A. Takahashi, T. Sakai, T. Kawabata, S. Yoshida, and N. Ueda
    • Journal Title

      Journal of Laser Radar Society of Japan

      Volume: 3 Pages: 124-135

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      Yoshida Satoru、Yokota Sho、Seko Hiromu、Sakai Tetsu、Nagai Tomohiro
    • Journal Title

      SOLA

      Volume: 16 Issue: 0 Pages: 43-50

    • DOI

      10.2151/sola.2020-008

    • NAID

      130007797803

    • ISSN
      1349-6476
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      T. Sakai, S. Yoshida, Y. Ikuta, T. Nagai, and Y. Shoji
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      he 30th International Laser Radar Conference
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      吉田智、酒井哲
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      he 14th International Conference on Mesoscale Convective System and High Impact Weather in East Asia
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    • Int'l Joint Research
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      Sakai, T., S. Yoshida, T. Nagai, K. Shiraishi, Y. Shoji, Y. Ikuta, and H. Seko
    • Organizer
      The Optical Society Optical Sensors and Sensing Congress The Optical Society
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      吉田智、白石浩一、酒井哲、永井智広、幾田泰酵、小司禎教、瀬古弘、清水慎吾
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      酒井哲, 吉田智, 永井智広, 小司禎教
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      第24回大気ライダー研究会
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      柴田泰邦、長澤親生、阿保真、吉田智
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      S. Yoshida, T. Sakai, T. Nagai, Y. Shoji, and H. Seko
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      吉田智、酒井哲、永井智広、小司禎教、瀬古弘、白石浩一、清水慎吾
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      小 司 禎 教 , 酒 井 哲 , 永 井 智 広 , 吉 田 智
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      柴田泰邦、長澤親生、阿保 真
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      阿保 真、長澤親生、柴田泰邦、内野 修、酒井 哲、柴田 隆、勝俣昌己、衛星搭載
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      Sakai, T., T. Nagai, S. Yoshida, T. Kawabata, Y. Shoji, and K. Shirais
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      山本真之, 西村耕司, 川村誠治, 山口弘誠, 中北英一, 吉田智
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URL: 

Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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