Development of typhoon ensemble forecasting system based on the source inverse problem of potential vorticity

• Project/Area Number: 21H01431
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 22040:Hydroengineering-related
• Research Institution: Gifu University
• Principal Investigator: 吉野 純 岐阜大学, 大学院工学研究科, 教授 (70377688)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000); Fiscal Year 2023: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000); Fiscal Year 2022: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2021: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
• Keywords: 自然災害 / 気象学 / 水工水理学 / 防災 / 高潮

Outline of Research at the Start

台風予報の誤差は，住民の災害に対する油断を生み，避難行動の遅れに繋がる可能性がある．よって，台風予報のさらなる精度向上に加えて，台風に伴う高潮や大雨に対しても予報のばらつきを考慮に入れて，避難への実効性のある台風情報へと改善していくことが不可欠となる．本研究課題では，台風予報の高精度化に不可欠な台風初期値化手法の一種である「台風渦位ソース同定」を新たに開発して，独自の高解像度台風モデルをベースとする「高解像度台風アンサンブル予報モデル」を構築し，台風に伴う高潮や大雨の予報のばらつきを考慮できる「高解像度台風外力アンサンブル予報システム」を完成させることで台風被害の軽減に貢献する．

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題では，台風初期値化手法として渦位逆変換とデータ同化を組み合わせた「台風渦位ソース同定」を開発して，独自の高解像度台風モデルをベースとする「高解像度台風アンサンブル予報モデル」を構築し，台風に伴う高潮や大雨の予報のばらつきを考慮できる「高解像度台風外力アンサンブル予報システム」を完成させることを目的とする．
最終年度となる今年度は，3次元渦位方程式をベースとする特異ベクトル法を新たに開発して，上陸前に予測の不確実性が大きかった2023年台風7号を対象として台風アンサンブル予報のための初期摂動を評価した．特に，台風渦位を取り除いた環境渦位に対して初期摂動を評価することで，初期摂動の台風周辺の局所化を回避できることを明らかにし，より少ないアンサンブルメンバーで台風進路の不確実性を評価できる可能性を示した．
また，2023年台風7号を対象として，伊勢湾における高潮アンサンブル予報の高度化について検討した（名古屋港で60cmの高潮を観測）．数少ないアンサンブルメンバーだけで高潮の不確実性を表現するのは不十分であるため，機械学習の分野のオーバーサンプリング技術として利用されるSMOTEを利用して，中心位置，中心気圧，および最大風速半径の台風属性値に対して合計1000メンバーのデータ拡張を行い，経験的台風モデルと１層非線形波方程式により伊勢湾内の巨大高潮アンサンブル予報を行った．進路予報誤差を複数のパターンに分類し，分類ごとに潮位偏差の出現頻度分布を可視化することが可能となった．
本システムを利用することで，時々刻々と変化する台風予報の誤差を考慮に入れた機動的な減災対策の実現が期待される．

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Assessment of compound occurrence of storm surge and river flood in Ise and Mikawa Bays, Japan using a framework of atmosphere?ocean?river coupling (2023)
  • Author(s): Toyoda Masaya、Mori Nobuhito、Kim Sooyoul、Shibutani Yoko、Yoshino Jun
  • Journal Title: Natural Hazards Volume: 120 Issue: 4 Pages: 3891-3917
  • DOI: 10.1007/s11069-023-06362-7
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Probability prediction of solar irradiance in the tropic using ensemble forecasting (2023)
  • Author(s): Harada Daiki、Moriai Naoki、Chinnavornrungsee Perawut、Kittisontirak Songkiate、Chollacoop Nuwong、Songtrai Sasiwimon、Sriprapha Kobsak、Yoshino Jun、Kobayashi Tomonao
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 62 Issue: SK Pages: SK1057-SK1057
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acdf68
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optimization of numerical weather model parameterizations for solar irradiance prediction in the tropics (2023)
  • Author(s): Harada Daiki、Chinnavornrungsee Perawut、Kittisontirak Songkiate、Chollacoop Nuwong、Songtrai Sasiwimon、Sriprapha Kobsak、Yoshino Jun、Kobayashi Tomonao
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 62 Issue: SK Pages: SK1056-SK1056
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acd9b5
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Solar irradiance prediction in the tropics using a weather forecasting model (2023)
  • Author(s): Chinnavornrungsee Perawut、Kittisontirak Songkiate、Chollacoop Nuwong、Songtrai Sasiwimon、Sriprapha Kobsak、Uthong Piti、Yoshino Jun、Kobayashi Tomonao
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: 62 Issue: SK Pages: SK1050-SK1050
  • DOI: 10.35848/1347-4065/acd4c8
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] PSEUDO-GLOBAL WARMING TRACK ENSEMBLE EXPERIMENTS ON STORM SURGE INDUCED BY TYPHOON NANMADOL (2022) (2023)
  • Author(s): YOSHINO Jun、KURINO Yuma、KOBAYASHI Tomonao
  • Journal Title: Japanese Journal of JSCE Volume: 79 Issue: 17 Pages: n/a
  • DOI: 10.2208/jscejj.23-17166
  • ISSN: 2436-6021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ANALYSIS OF THE TREND AND VARIATION FACTORS FOR THE RADIUS OF MAXIMUM WIND SPEED OF TYPHOONS MAKING LANDFALL IN JAPAN (2023)
  • Author(s): MORO Yamato、TOYODA Masaya、KATO Shigeru、YOSHINO Jun
  • Journal Title: Japanese Journal of JSCE Volume: 79 Issue: 17 Pages: n/a
  • DOI: 10.2208/jscejj.23-17165
  • ISSN: 2436-6021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 2022年台風14号の高潮に関する擬似温暖化進路アンサンブル実験 (2023)
  • Author(s): 吉野純，栗野優真，小林智尚
  • Journal Title: 土木学会論文集B2（海岸工学） Volume: 79
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Solar irradiance prediction in tropics using weather forecasting model (2023)
  • Author(s): Chinnavornrungsee, Perawut; Kittisontirak, Songkiate; Chollacoop, Nuwong; Songtrai, Sasiwimon; Sriprapha, Kobsak; Uthong, Piti; Yoshino, Jun; Kobayashi, Tomonao
  • Journal Title: Japanese Journal of Applied Physics Volume: -
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Optimization of empirical typhoon model considering the difference of radius between pressure gradient and wind speed distributions (2022)
  • Author(s): Toyoda Masaya、Mori Nobuhito、Yoshino Jun
  • Journal Title: Coastal Engineering Journal Volume: 64 Issue: 2 Pages: 376-386
  • DOI: 10.1080/21664250.2022.2035514
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Future changes in typhoons and storm surges along the Pacific coast in Japan: proposal of an empirical pseudo-global-warming downscaling (2022)
  • Author(s): Toyoda Masaya、Yoshino Jun、Kobayashi Tomonao
  • Journal Title: Coastal Engineering Journal Volume: 64 Issue: 1 Pages: 190-215
  • DOI: 10.1080/21664250.2021.2002060
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] 2019年台風19号の大雨に関する擬似温暖化進路アンサンブル実験 (2021)
  • Author(s): 吉野純，栗野優真，豊田将也，小林智尚
  • Journal Title: 土木学会論文集B1(水工学) Volume: 77
  • NAID: 130008160038
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] d4PDFの直接ダウンスケーリングによる伊勢湾におけるL2想定高潮の将来変化 (2021)
  • Author(s): 吉野純，山本康平，小林智尚
  • Journal Title: 土木学会論文集B2（海岸工学） Volume: 77
  • NAID: 130008113390
  • Peer Reviewed
• [Presentation] パネルディスカッション「社会や産業における気象データ利活用と人材育成のあり方」 (2024)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 第２回応用気象シンポジウム2024 in ぎふ
  • Invited
• [Presentation] 大学初の気象データアナリスト養成プログラムの紹介と実施報告 (2024)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 第２回応用気象シンポジウム2024 in ぎふ
  • Invited
• [Presentation] ～気象データアナリストが拓く気象ビジネスの未来～トークセッション第２部 (2024)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 第8回気象ビジネスフォーラム
  • Invited
• [Presentation] 気象データの応用技術開発と人材育成の現状 (2024)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 令和５年度気候情報の応用技術に関する検討会
  • Invited
• [Presentation] 日本に上陸する台風の最大風速半径の変化傾向とばらつき要因の解析 (2023)
  • Author(s): 茂呂 陽真人, 豊田 将也, 加藤 茂, 吉野 純
  • Organizer: 第70回海岸工学講演会
• [Presentation] 2022年台風14号の高潮に関する擬似温暖化進路アンサンブル実験 (2023)
  • Author(s): 吉野純, 栗野優真, 小林智尚
  • Organizer: 第70回海岸工学講演会
• [Presentation] 山岳地帯の中小河川の水位予測の検討 (2023)
  • Author(s): 堀康郎, 後藤則昭, 古川隆之, 吉野純
  • Organizer: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [Presentation] 大学による 気象データアナリスト育成講座の実施例 (2023)
  • Author(s): 吉野純, 小林智尚, 玉川一郎
  • Organizer: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [Presentation] 地球温暖化による気象災害の激化 ～緩和と適応に向けて～ (2023)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: （一社）建設コンサルタ ンツ協会中部支部河川検討グループ第一分科会講演会
  • Invited
• [Presentation] 気象データに基づく温暖化の現状と対策について (2023)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 令和５年度「清流の国ぎふ」SDGs推進セミナー
  • Invited
• [Presentation] 地域産業のための気象データ活用と実践 (2023)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 岐阜商工会議所「若鮎倶楽部」第２８回総会
  • Invited
• [Presentation] 「気象データアナリスト」育成講座紹介 (2023)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 日本気象予報士会気象記念講演会～気象データアナリストとビジネス創出の未来～
  • Invited
• [Presentation] 近頃の気象の話 (2023)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 岐阜大学・十六銀行産学連携プロジェクト「くるるセミナー」
  • Invited
• [Presentation] 愛知県三河湾における台風進路が河口部での複合氾濫リスクへ与える影響評価 (2023)
  • Author(s): 春山和輝，豊田将也，加藤茂，森信人，金洙列，吉野純
  • Organizer: 令和4年度土木学会中部支部研究発表会
• [Presentation] 日本に上陸する台風の最大風速半径の時間変化に関する解析 (2023)
  • Author(s): 茂呂陽真人，豊田将也，加藤茂，吉野純
  • Organizer: 令和4年度土木学会中部支部研究発表会
• [Presentation] 大気揺らぎの影響を受けた伝送光の計測 (2023)
  • Author(s): 奥彩菜，永田晃大，山下泰輝，玉川一郎，小林智尚，吉田弘樹，亀山展和，吉野純，高山佳久
  • Organizer: 第43回レーザー学会学術講演会
• [Presentation] 近年の気象災害の特徴と防災気象情報の読み取り方 (2023)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 第31回国立七大学安全衛生管理協議会
  • Invited
• [Presentation] 渦位逆変換法を用いた台風進路予測誤差の分析 (2022)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 第14回気象庁数値モデル研究会
  • Invited
• [Presentation] 異常気象の未来の姿 ～温暖化の緩和と適応に向けて～ (2022)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 大日コンサルタント株式会社７０周年記念講演会
  • Invited
• [Presentation] 暮らしに密着した気象情報～防災に役立つ情報活用術～ (2022)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 岐阜市生涯学習センター主催事業「長良川大学」講座
  • Invited
• [Presentation] さまざまな気象情報とその活用 (2022)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 岐阜テクノ６２例会
  • Invited
• [Presentation] 気候変動と災害の激化について (2022)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 岐阜テクノ６２例会
  • Invited
• [Presentation] 地域活性化のための気象データ活用と実践 (2022)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 内閣官房デジタル田園都市国家構想実現会議事務局データ分析セミナー
  • Invited
• [Presentation] 中部地域の気候変動と気象災害への適応 (2021)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 名古屋大学フューチャー・アース研究センター公開シンポジウム「適応と緩和・脱炭素社会」
  • Invited
• [Presentation] Pseudo-global Warming Track Ensemble Experiments on Widespread Heavy Rainfall Associated with Typhoon Hagibis (2019) (2021)
  • Author(s): Jun Yoshino, Yuma Kurino, Masaya Toyoda and Tomonao Kobayashi
  • Organizer: American Geophysical Union Fall Meeting 2021
• [Presentation] 2019年台風19号の大雨に関する擬似温暖化進路アンサンブル実験 (2021)
  • Author(s): 吉野純 , 栗野優真 , 豊田将也 , 小林智尚
  • Organizer: 第66回水工学講演会
• [Presentation] 2019年台風19号の大雨に関する擬似温暖化進路アンサンブル実験 (2021)
  • Author(s): 吉野純 , 栗野優真 , 小林智尚 , 豊田将也
  • Organizer: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [Presentation] 2019年台風19号で大雨をもたらした前線強化の要因解析2 (2021)
  • Author(s): 大矢康裕 , 吉野純
  • Organizer: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [Presentation] d4PDFの直接ダウンスケーリングによる伊勢湾におけるL2想定高潮の将来変化 (2021)
  • Author(s): 吉野純 , 山本康平 , 小林智尚
  • Organizer: 第６８回海岸工学講演会
• [Presentation] 異常気象の未来の姿 ～私たちが今できること～ (2021)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 岐阜大学フェア
  • Invited
• [Presentation] 気象データ活用によるデータ分析の流れ ーデータや分析手法の選び方ー (2021)
  • Author(s): 吉野純
  • Organizer: 気象庁／気象ビジネス推進コンソーシアム 気象データビジネス活用セミナー
  • Invited
• [Book] 気象データ分析の高度化とビジネス利用 (2022)
  • Author(s): 越塚 登，加藤輝之，呉修一，気象庁，吉野純，他
  • Total Pages: 252
  • Publisher: エヌ・ティー・エス
  • ISBN: 4860437942
• [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: 4621306642
• [Book] 山岳気象遭難の真実 気候変動で山の天気はどう変わるのか (2021)
  • Author(s): 大矢 康裕, 吉野 純 (担当:監修)
  • Total Pages: 260
  • Publisher: 山と溪谷社
  • ISBN: 4635510751
• [Remarks] 岐阜大学が発信する愛知県・岐阜県の局地気象予報
  • URL: http://net.cive.gifu-u.ac.jp/
• [Patent(Industrial Property Rights)] 釣り情報提供装置，釣り情報表示装置及びプログラム (2022)
  • Inventor(s): 株式会社creato，国立大学法人東海国立大学機構
  • Industrial Property Rights Holder: 株式会社creato，国立大学法人東海国立大学機構
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2022
  • Acquisition Date: 2022