2015 Fiscal Year Annual Research Report
衛星観測データのシナジー解析を活用した次世代型気候モデルの構築および改良
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15J05544
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
道端 拓朗 九州大学, 総合理工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 気候モデル / エアロゾル・雲・降水相互作用 / 衛星リモートセンシング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気候モデルにおいて最も不確実性の大きい、エアロゾル-雲-降水相互作用のパラメタリゼーションスキームの評価を行った。気候モデルを用いた感度実験の結果を、複数の衛星観測データと比較・検証し、モデルのバイアスの原因を考察した。
また上記で得られた気候モデルの不確実性に関する情報を元に、モデルを改良・再構築する作業に取り組んだ。現状の国内外ほとんど全ての気候モデルは、雨水を診断変数として扱っているため、あるタイムステップで診断された雨水は、降水として次のタイムステップで全て地表へと落下させるスキームを採用している。そのため、モデルは観測と比較し降水のタイミングが早く、放射特性にも不確実性が残存している。そこで、より現実的な降水過程を実現するために雨水を予報変数として導入し、複数タイムステップにまたがって大気中を落下するスキームの実装に取り組んだ。作業の効率化のため、新スキームの実装は1次元モデルを用いた。
雨水の予報変数化に伴い、雲水から雨水への変換プロセスを新たに定式化し直した。また、非線形性の大きい雲・降水過程の再現性を向上するため、標準タイムステップ内にさらに短いタイムステップを用いて積分する、サブタイムステップを雲微物理部分のみに導入した。これにより、モデル全体としての計算リソースをある程度確保したまま、雲・降水の微物理を表現するために理想的である、数分以内の積分間隔を実現することに成功した。
さらに、CloudSat衛星観測データの取得・整理作業を実施した。このデータは、雲・降水の鉛直解像に特化しており、モデル開発における比較・検証に必要不可欠な材料となる。計5年分をアーカイブし、データの入出力・可視化スクリプトをまとめ、パッケージ化を完了した。上記を利用し、平成28年度以降も継続して、モデル・観測の両面から研究を推進していく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
1次元モデルを用いた新しいパラメタリゼーションの開発は当初の計画通り進み、またモデルの結果の比較・検証を目的とした衛星観測データの整理は、当該年度内に完了した。さらに、モデルの結果と衛星観測データを素過程レベルで複合的に解析した結果、エアロゾルのperturbationに対する雲特性の応答に、モデルと観測で系統的な差があることがわかった。これは、不確実性の大きいエアロゾル-雲-降水相互作用のパラメタリゼーションの改良に非常に有意義な結果であり、平成28年度以降の研究に大きく貢献する成果であると期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
気候モデルに適用する、新しい雲-降水パラメタリゼーションの開発に1次元モデルを用いて実装に取りかかり、雨水を予報変数として導入する部分まで完了したが、降水粒子が蒸発するプロセスおよび落下するプロセスにおいて、数値不安定が発生する問題が課題として取り残されている。そのため、平成28年度以降継続して原因究明と修正作業に取り組む。また、上記1次元モデルを用いて開発した新しいスキームを全球モデルへと実装し、放射計算へと結果を受け渡す作業を計画している。
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[Presentation] Impacts of the Autoconversion Scheme on the Clouds as Simulated by a Global Cloud System-Resolving Model: Regional Variability of the Impacts2015
Author(s)
Sato, Y., K. Suzuki, T. Michibata, H. Yashiro, D. Goto, T. M. Nagao, H. Tomita, and T. Nakajima
Organizer
AGU Fall Meeting 2015
Place of Presentation
San Francisco, CA, USA
Year and Date
2015-12-14 – 2015-12-18
Int'l Joint Research
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