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Development of a method for estimating the microstructure of water vapor over the ocean using a shipboard precipitable water sensor and a geostationary meteorological satellite

Research Project

Project/Area Number 20H04306
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Kuwano-Yoshida Akira  京都大学, 防災研究所, 准教授 (90392969)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 立花 義裕  三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (10276785)
小松 幸生  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30371834)
山本 雄平  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 特任助教 (30845102)
藤田 実季子  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(大気海洋相互作用研究センター), グループリーダー (50426293)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Keywords可降水量 / 水蒸気 / マイクロ波放射計 / 静止気象衛星 / ひまわり / 船舶観測 / 水蒸気観測 / 雲カメラ / GNSS / 衛星観測 / 大気海洋相互作用 / リモートセンシング / ひまわり8号 / 海上水蒸気量
Outline of Research at the Start

日本に豪雨をもたらす水蒸気は熱帯・亜熱帯の暖かい海から蒸発し、陸上へ流入する。しかし、極軌道衛星搭載マイクロ波放射計による鉛直積算水蒸気量(可降水量)の1日2回の観測では数時間で数kmの範囲に局所的な豪雨をもたらす降雨帯への水蒸気流入を把握することはできない。本研究では、船舶に搭載したGNSS受信機及び雲カメラ付きマイクロ波放射計と、新世代静止気象衛星ひまわり8号の多チャンネル熱赤外センサとの高頻度同時観測を元にした、海上可降水量の微細構造を水平解像度2kmかつ10分毎にリアルタイム推定する高解像度海上可降水量マップ作製手法を開発し、豪雨災害予測の定量化と早期警戒情報の高精度化に貢献する。

Outline of Final Research Achievements

We conducted continuous observations of oceanic precipitable water vapor using multiple ships equipped with small microwave radiometers. Year-round coastal observations around Japan by Mie University and Tokai University ships. JAMSTEC R/V Mirai conducted open-ocean observations in tropical regions, the Arctic, and the North Pacific. Intensive observations were also done by JAMSTEC/University of Tokyo and National Fisheries University ships. These efforts demonstrated the ability to observe precipitable water vapor over the ocean at one-minute intervals. Using ground-based sonde observations as training data for the Himawari-8 and Himawari-9 geostationary satellites, we estimated precipitable water vapor in clear-sky areas every 10 minutes with a resolution of 0.02 degrees. Furthermore, we developed a method to estimate the vertical distribution of water vapor and captured the continuous change in water vapor along the Kuroshio Current in the East China Sea.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、豪雨の源である海上の可降水量を船舶と人工衛星による高時空間分解能で観測・推定する手法を開発することで、豪雨の発生・発達メカニズムの解明に貢献する。また、大気海洋相互作用研究における要である海上水蒸気量の観測により、地球システムの理解を促進する。気象数値モデルの高分解能化に対して、観測が追いついていない現状に対し、この手法による観測データの増強が、気象予報の精度向上をもたらす。これにより、防災技術と早期警戒の精度向上に貢献する。

Report

(4 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2023 2022 2021 2020 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 6 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results) Book (1 results) Remarks (2 results)

  • [Journal Article] High moisture confluence in Japan Sea polar air mass convergence zone captured by hourly radiosonde launches from a ship2022

    • Author(s)
      Tachibana, Y., M. Honda, H. Nishikawa, H. Kawase, H. Yamanaka, D. Hata,and Y. Kashino
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12, 22674 Issue: 1 Pages: 21674-21674

    • DOI

      10.1038/s41598-022-23371-x

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Contrasting life-history responses to climate variability in eastern and western North Pacific sardine populations2022

    • Author(s)
      Sakamoto, T., Takahashi, M., Chung, M.T., Rykaczewski, R.R., Komatsu, K., Shirai, K., Ishimura, T., Higuchi, T.
    • Journal Title

      Nature Communications

      Volume: 13 Issue: 1 Pages: 5298-5298

    • DOI

      10.1038/s41467-022-33019-z

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    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ocean wave observation utilizing motion records of seabirds2021

    • Author(s)
      Uesaka, L., Goto, Y., Yonehara, Y., Komatsu, K., Naruoka, M., Weimerskirch, H., Sato, K., Sakamoto, K. Q.
    • Journal Title

      Progress in Oceanography

      Volume: 200 Pages: 102713-102713

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2021.102713

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  • [Journal Article] Elevated turbulent and double-diffusive nutrient flux in the Kuroshio over the Izu Ridge and in the Kuroshio Extension2021

    • Author(s)
      T. Nagai, G. M. Rosales Quintana, G. S. Duran Gomez, F. Hashihama, K. Komatsu
    • Journal Title

      J. Oceanogr

      Volume: 77 Issue: 1 Pages: 55-74

    • DOI

      10.1007/s10872-020-00582-2

    • NAID

      40022471976

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    • Author(s)
      Agostini Sylvain、Harvey Ben P.、Milazzo Marco、Wada Shigeki、Kon Koetsu、Floc’h Nicolas、Komatsu Kosei、Kuroyama Mayumi、Hall‐Spencer Jason M.
    • Journal Title

      Global Change Biology

      Volume: 27 Issue: 19 Pages: 4771-4784

    • DOI

      10.1111/gcb.15749

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  • [Journal Article] Otolith δ18O and microstructure analyses provide further evidence of population structure in sardine Sardinops sagax around South Africa2020

    • Author(s)
      Sakamoto Tatsuya、van der Lingen Carl D、Shirai Kotaro、Ishimura Toyoho、Geja Yonela、Peterson James、Komatsu Kosei
    • Journal Title

      ICES Journal of Marine Science

      Volume: 77 Issue: 7-8 Pages: 2669-2680

    • DOI

      10.1093/icesjms/fsaa130

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      Yuta Ando and Yoshihiro Tachibana
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    • Author(s)
      箕輪昌裕・岩堀太紀・早野真理子・吉田聡・勝俣昌己・横井覚
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      日本気象学会2022年春季大会
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      加藤輝之・永戸久喜・瀬古弘・清野直子・立花義裕・中村啓彦・滝川哲太郎・瀬戸心太・吉田聡・藤田実季子・小松幸生・山田広幸・鈴木賢士・清水慎吾・坪木和久・白石浩一・川村誠治・北井信則・久保田拓志
    • Organizer
      日本気象学会2022年秋季大会
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  • [Presentation] 新青丸KS-22-9航海による東シナ海黒潮横断観測2022

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      吉田聡・石井智・泉智貴・宮湛秋・澤田尚樹・成田愛子・藤田実季子・川合義美・加藤輝之・小松幸生
    • Organizer
      日本気象学会2022年秋季大会
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  • [Presentation] 潮岬風力実験所におけるマイクロ波放射計を用いた降水に伴う水蒸気変動の特徴2022

    • Author(s)
      石井智・箕輪昌裕・髙島裕弥・吉田聡
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      2022年度日本気象学会関西支部第2回例会
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  • [Presentation] 黒潮流路上における水蒸気フラックスの実態解明2022

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      富田博隆・近藤文義・小松幸生
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      2022年度日本海洋学会秋季大会
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  • [Presentation] 大槌湾内の波浪に対する四波共鳴相互作用の検証2022

    • Author(s)
      小松幸生・田中潔
    • Organizer
      2022年度日本海洋学会秋季大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Detection of fine-scale internal disturbances generated at the Kuroshio front during the recent large-meander period2022

    • Author(s)
      Kosei Komatsu・Akira Kuwano-Yoshida・Keisuke Ariyoshi
    • Organizer
      JPGU Meeting 2022
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 黒潮SST前線近傍で実施した梅雨前線の三隻同期大気海洋格子点移動観測2022

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      立花義裕,春日悟,万田敦昌,山中晴名,中村啓彦,仁科文子,加古真一郎,滝川哲太郎,安藤雄太,西川はつみ,加藤輝之,清野直子,榎本剛,吉田聡,藤田実季子,野中正見
    • Organizer
      日本気象学会2022年度秋季大会
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  • [Presentation] JPCZに及ぼす対馬暖流の影響-1時間毎のラジオゾンデXCTD同期観測-2022

    • Author(s)
      立花義裕,本田明治,西川はつみ,川瀬宏明,山中晴名,畑大地,柏野祐二
    • Organizer
      日本気象学会2022年度秋季大会
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      春日悟,立花義裕,山中晴名,中村啓彦,仁科文子,松田和希,野中正見
    • Organizer
      日本気象学会2022年度秋季大会
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  • [Presentation] 大気海洋同時観測で視えた日本海のユニークな海洋構造と2022年1月末の気象現象への影響力2022

    • Author(s)
      山中晴名,立花義裕
    • Organizer
      日本気象学会2022年度春季大会
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  • [Presentation] 黒潮大蛇行が及ぼす海上の落雷分布の変化2022

    • Author(s)
      加藤実紗,立花義裕,安藤雄太,佐藤敬子,重田絵里奈
    • Organizer
      日本気象学会2022年度春季大会
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  • [Presentation] 黒潮域での大気海洋相互作用観測2022

    • Author(s)
      吉田聡
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      第42回気象測器研究会
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    • Invited
  • [Presentation] 小型マイクロ波放射計による水蒸気高度分布推定2021

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      岩堀太紀、箕輪昌裕、髙島祐弥、井上修平、中田匠、早野真理子、吉田聡、大石悟
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  • [Presentation] 小型マイクロ波放射計を用いた船舶「白鳳丸」における洋上水蒸気量の観測2021

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      岩堀太紀、箕輪昌裕、髙島祐弥、井上修平、中田匠、早野真理子、吉田聡、川合義美、 岡英太郎、西川はつみ
    • Organizer
      日本気象学会2021年度秋季大会
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  • [Presentation] 黒潮域における 水平拡散係数のスケール依存性2021

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      小松幸生・廣江豊
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      水産海洋学会の2021年度研究発表大会
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  • [Presentation] 海底圧力計による黒潮域の海洋内部擾乱の伝播特性について2021

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      小松幸生・吉田 聡・有吉慶介
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  • [Presentation] Detection of fine-scale internal disturbances generated at the Kuroshio front2020

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      Kosei Komatsu, Akira Kuwano-Yoshida, Keisuke Ariyoshi
    • Organizer
      PICES 2020 Annual meeting
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    • Author(s)
      Kosei Komatsu, Hirotaka Omatsu, Kiyoshi Tanaka
    • Organizer
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
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  • [Presentation] An integrated observation system from the ocean bottom to the atmosphere to study air-sea interaction in the Kuroshio region south of Shionomisaki2020

    • Author(s)
      Kosei Komatsu, Akira Kuwano-Yoshida, Keisuke Ariyoshi
    • Organizer
      JPGU-AGU Joint Meeting 2020
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    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 自然災害科学・防災の百科事典2022

    • Author(s)
      日本自然災害学会
    • Total Pages
      806
    • Publisher
      丸善出版
    • ISBN
      9784621306642
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      2022 Annual Research Report
  • [Remarks] 新青丸KS-21-11航海

    • URL

      http://lmr.aori.u-tokyo.ac.jp/feog/kosei/photo.html

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  • [Remarks] 日本南方黒潮域

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/apl/hotspot2/observations/observation_KS_21_11.html

    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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