2017 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the optimal perturbation method for ensemble data assimilation
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16H04054
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
齊藤 和雄 気象庁気象研究所, その他部局等, 研究総務官 (70391224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
川畑 拓矢 気象庁気象研究所, 予報研究部, 主任研究官 (80354447)
伊藤 耕介 琉球大学, 理学部, 助教 (10634123)
福井 真 東北大学, 理学研究科, 産学官連携研究員 (30756557)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アンサンブル予報 / データ同化 / 摂動手法 / 台風 / 豪雨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アンサンブルデータ同化ではアンサンブル予報からデータ同化に必要な背景誤差を推定するが、アンサンブル予報の特性は初期摂動をどのように作るかに強く影響される。本研究では、データ同化の解析精度やアンサンブル予報の精度を向上させるためのアンサンブル摂動手法について調査を行う。
平成29年度は、アンサンブル変換カルマンフィルタ（LETKF)などで広く用いられているアンサンブル変換法の問題点をこれまでの簡易全球数値モデル(SPEEDY)に加え、非静力学数値予報モデル(JMA-NHM)を用いた場合についても調べるとともに、アンサンブル変換行列の特性について理論的な考察を行った。また雲解像データ同化システムの開発として、二重偏波レーダーデータ同化観測演算子の開発を行い、偏波パラメータの直接同化とKDPを用いたリトリーバル同化のどちらがデータ同化に適しているかを調べた。これらをJMANHMを用いた粒子フィルタ(NHM-PF)へ実装し、初期的な動作確認を行った。
従来型観測のみを用いる長期再解析のための領域非静力学モデルを用いるLETKFによって、台風ベストトラックデータの同化する場合の局所化スケールについて、平成29年度関東東北豪雨をもたらした台風を対象に検討した。アンサンブル摂動に基づき、予報にとって最適な観測点を割り出す感度解析手法の定式化と非静力学３次元モデルを用いた2016年台風18号への応用を行った。その結果、台風18号に見られた強化が、台風西側への水蒸気流入に鋭敏であることが明らかとなり、下層の水蒸気を減らす数値実験を行ったところ、台風が強められることが確認できた。
2014年8月の広島での豪雨を対象に、アンサンブル予報実験を行い、解像度を2㎞から500mに挙げることによりアンサンブル予報予報の精度が良くなることを定量的に示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の主眼であるアンサンブル変換の問題点に関する具体的な調査が進展し、領域数値予報モデルでの調査やアンサンブル変換行列の性質についての理論的な考察が行えた。またアンサンブルカルマンフィルタを用いた領域再解析実験やアンサンブル予報に基づく感度解析、非静力学数値予報モデルに基づく粒子フィルタの開発、豪雨事例に関する高解像度アンサンブル予報の実験も順調に進捗している。研究遂行にあたって、研究参加者による研究会を、豪雨災害が発生した伊豆大島と広島の公共施設で開催し、理化学研究所や海洋研究開発機構などからも参加があった。
査読付き国際誌論文を含む多数の論文・解説を刊行するとともに招待講演を含む学会発表を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
アンサンブル変換行列の非対角成分による摂動の影響について、統計的な調査を行うとともに、深い対流を表現する雲解像モデルの場合について、解析直後の予報モデルの挙動について調べる。
NHM-PFのリサンプリングに対して、どのような摂動をインフレーションとして与えるべきか検討を行う。またEnVarなど他のアンサンブル同化法における初期摂動手法についても検討する。
従来型観測のみを用いる領域再解析の豪雨や台風の事例に対する再現性能について検討する。アンサンブル摂動に基づいて計算される新たな観測感度について、定式化と数値実験の整合性を定量的に検証する。
豪雨事例のアンサンブル予報について、広島豪雨以外の異なる事例でも、高解像度アンサンブル予報が有効か検証を行う。
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