数値予報精度改善に向けた、衛星搭載風ライダーのシミュレーションと同化に関する研究

2015 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05293
• Research Institution: Japan, Meteorological Research Institute
• Principal Investigator: 岡本 幸三 気象庁気象研究所, 台風研究部, 室長 (40584660)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石橋 俊之 気象庁気象研究所, 台風研究部, 主任研究官 (30585857) ; 石井 昌憲 国立研究開発法人情報通信研究機構, その他部局等, 研究員 (70359107)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: 風ライダーシミュレータ / データ同化 / 観測システムシミュレーション実験(OSSE) / エアロゾル / 台風進路予報

Outline of Annual Research Achievements

計算機更新に伴う、データ同化システムの大規模な移植作業を行い、データ同化実験を再開した。また風ライダーシミュレーターISOSIMの改良や、その入力となるエアロゾルデータの改良も行った。具体的には、前者はエアロゾルの光学パラメータを見直したり、雲氷による散乱の効果を導入した。後者は、全球エアロゾルモデルを改良し、海塩やダストの扱いを精緻化した。これらの改良により、対流圏中層でエアロゾルによる散乱が過大である問題が若干緩和され、衛星搭載の雲・エアロゾルライダー(CALIPSO/CALIOP)との整合性も若干ながら向上した。したがって、この改良したISOSIMとエアロゾルデータセットを用いてシミュレーション計算した（疑似）風データを、現時点での標準データとして、同化実験や論文執筆を行うこととした。ここではある一か月間（2010年8月）に対して、極軌道衛星・低傾斜角衛星に搭載することを想定して計算を行っている。

この標準データセットを同化して、いくつかの同化実験を行った。同化システムにおけるパラメータ調整（観測誤差など）は十分ではないものの、現状でも数値予報精度の改善（予報初期の風の場や台風進路予報の改善）が確認できた。特に低緯度を集中的に観測する、低傾斜角軌道を想定した同化実験結果の方が、改善の程度が大きい。これは中高緯度における風の情報は、気温観測など現状の観測網からある程度推定できるのに対して、低緯度は風の直接的な観測によってのみ風情報が得られるためと考えている。

また、ISOSIMの計算結果や、OSSE構築時の初期の結果を用いて、衛星搭載風ライダー研究全体を俯瞰したレター論文を査読付き雑誌に投稿し、1月に受理された。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

気象研究所のスーパーコンピューターの更新に伴い、データ同化システムの移植作業を行う必要があったが、当初の見込みより機種依存性などの問題により時間がとられた。しかし年度後半に移植作業が終了したのちは、順調にデータ同化実験を再開でき、当初予定していた結果も得られつつある。

Strategy for Future Research Activity

ISOSIMによるシミュレーションは、独立した観測結果と比べると依然違いがみられるので、入力となるエアロゾル分布と合わせて、検証・改良を進める。また誤差特性はデータ同化システムにとって有効な情報となるので、この推定精度も向上させる。
データ同化は、観測誤差などのパラメータ設定に改善の余地があるので、調整を行う。また台風の進路予報の改善がどのようなメカニズムでもたらされたのか、あるいは、大西洋やインド用などの台風以外の熱帯低気圧の予報精度がどう変化したのかを調べる。
シミュレーション及びデータ同化の両方において、現時点では2010年8月の一か月のデータを対象としている。異なる季節における計算結果の違いを検証し、精度調査結果の頑健性を確認するため、2010年1月を対象とした処理も行う。

Causes of Carryover

当初予定していた出張が他の出張と重なり、参加を中止したため。
また大規模保存装置が、当初の見積もりより安価で購入できたため。

Expenditure Plan for Carryover Budget

最終年度に予定している論文投稿や英文校正を、前倒しして次年度に実施することを計画している。

Research Products

• [Journal Article] Measurement performance assessment of future space-borne Doppler wind lidar for numerical weather prediction. (2016)
  • Author(s): Ishii, S., K. Okamoto, P. Baron, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, K. Gamo, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Journal Title: SOLA Volume: 12 Pages: 55-59
  • DOI: 10.2151/sola.2016-012
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ドップラー風ライダーによる大気風観測 (2016)
  • Author(s): 石井昌憲,岡本幸三,佐藤洋平,久保田拓司,境澤大亮,石橋俊之,田中泰宙,関山剛,眞木貴史,山下浩史,西澤智明,佐藤篤,PhilippeBaron,青木誠,水谷耕平,落合啓,沖理子,佐藤正樹,岩崎俊樹
  • Organizer: 超低高度衛星の利用に向けたワークショップ（第3回）
  • Place of Presentation: 東京都、宇宙航空研究開発機構東京事務所
  • Year and Date: 2016-02-29
  • Invited
• [Presentation] Simulation and impact study of future spaceborne Doppler wind lidar in Japan (2015)
  • Author(s): Okamoto, K., S. Ishii, P. Baron, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, K. Gamo, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, T. Iwasaki
  • Organizer: DWL-OSSE meeting
  • Place of Presentation: College Park, USA
  • Year and Date: 2015-12-04 – 2015-12-04
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Feasibility study for future space-borne Doppler wind lidar (2015)
  • Author(s): Ishii, S., K.Okamoto,T.Kubota,P.Baron,A.Sato,T.Ishibashi,T.Tanaka,T.T.Sekiyama,T.Maki,K.Yamashita,D.Sakaizawa,Y.Satoh,S.Yamawaka,K.Akahane,S.Nagano,T.Umezawa,K.Mizutani,M.Yasui,S.Ochiai,T.Nishizawa,R.Oki,M.Satoh,andT.Iwasaki
  • Organizer: NOAA Working Group on Space-Based Lidar Winds
  • Place of Presentation: Miami, USA
  • Year and Date: 2015-11-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 衛星搭載ドップラー風ライダーから算出される風データの現業数値予報における利用の検討 (2015)
  • Author(s): 山下浩史, 岡本幸三
  • Organizer: 日本気象学会2015年秋季大会
  • Place of Presentation: 京都市、京都テルサ
  • Year and Date: 2015-10-28
• [Presentation] 超低高度衛星搭載ドップラー風ライダーの実現性検討 (2015)
  • Author(s): 石井昌憲,PhilippeBaron,佐藤篤,水谷耕平,落合啓,久保田拓司,佐藤洋平,境澤大亮,沖理子,岡本幸三,石橋俊之,田中泰宙,関山剛,眞木貴史,山下浩史,西澤智明,佐藤正樹,岩崎俊樹
  • Organizer: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • Place of Presentation: 鹿児島市、かごしま県民交流センター
  • Year and Date: 2015-10-09
• [Presentation] 超低高度衛星搭載ドップラー風ライダーによる風観測 (2015)
  • Author(s): 石井昌憲,PhilippeBaron,水谷耕平,落合啓,境澤大亮,久保田拓司,沖理子,佐藤篤,岡本幸三,石橋俊之,田中泰宙,関山剛,眞木貴史,山下浩史,西澤智明,佐藤正樹,岩崎俊樹
  • Organizer: 第33回レーザセンシングシンポジウム
  • Place of Presentation: 東京都、大田区産業プラザPIOコンベンションホール
  • Year and Date: 2015-09-11
• [Presentation] 衛星搭載風ライダーを用いた気象予測の改善 (2015)
  • Author(s): *岡本幸三, 石井昌憲, 石橋俊之, 田中泰宙, Philippe Baron, 久保田拓志, 境澤大亮, 佐藤洋平, 蒲生京佳
  • Organizer: 次世代安心・安全ICTフォーラム 災害対策技術講演会2015
  • Place of Presentation: 東京都、情報通信研究機構国際会議室
  • Year and Date: 2015-06-17
  • Invited
• [Presentation] Conceptual idea for future space-borne Doppler Wind Lidar (2015)
  • Author(s): S.Ishii,K.Okamoto,Y.Satoh,A.Satod,P.Baron,T.Kubota,D.Sakaizawa,T.Ishibashi,T.Tanaka,T.Nisizawa,M.Yasui,K.Mizutani,S.Ochiai,S.Yamawaka,R.Oki,M.Satoh,andT.Iwasak
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • Place of Presentation: 千葉市、幕張メッセ国際会議場
  • Year and Date: 2015-05-17
  • Int'l Joint Research