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2016 Fiscal Year Research-status Report

次世代データ同化とアンサンブルシミュレーションによる積乱雲の発生・発達機構の解明

Research Project

Project/Area Number 16K17804
Research InstitutionJapan, Meteorological Research Institute

Principal Investigator

横田 祥  気象庁気象研究所, 予報研究部, 研究官 (10723794)

Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords積乱雲 / データ同化 / アンサンブル予報 / 二重偏波レーダー / 赤外線カメラ
Outline of Annual Research Achievements

積乱雲の雲物理量と大気場の関係をデータ同化とアンサンブル予報を用いて明らかにするための準備として、下記の研究を行った。
(1)高解像度アンサンブル予報に基づく解析が適切に行えることを確認するために、2012年5月6日の発達した積乱雲に伴う竜巻について、33メンバーのアンサンブル予報(水平解像度50m)に基づく解析を行った。その結果、竜巻の発生にとって重要な物理量を見出すことができた。
(2)アンサンブル変分法(EnVAR)を用いたデータ同化の際、モデルを繰り返し計算することで解析の精度が上がる可能性を、観測システムシミュレーション実験により見出した。
(3)大雨発生前の大気場(アンサンブル予報の初期値)をレーダー反射強度の同化によってより精度よく求めるために、降水が予測されていない場所に大気場と相関の持つレーダー反射強度のアンサンブル摂動を付加することで、レーダー反射強度をより適切に同化できる手法を考案した。この手法を2012年5月6日の事例に適用したところ、反射強度の同化によって適切に大気場が修正され、降水予報が改善されることが確認できた。
(4)アンサンブル予報から得られる雲物理量と大気場の関係の妥当性を確認するために、赤外線カメラで2016年夏(7~9月)の積乱雲を撮影し、雲の温度の情報を含む観測データを得た。また、この赤外線カメラで近くから撮影できた2016年8月4日の局地的降水事例について、二重偏波レーダーや気象衛星ひまわり8号のデータを取得し、降水やそれをもたらした積乱雲をとらえていることを確認した。
これらの結果については、日本気象学会や米国気象学会の会議等で発表済、または発表予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

大雨発生前の大気場を求めるためのデータ同化手法の改善や高解像度アンサンブル予報を用いた解析の妥当性を、実事例(2012年5月6日の事例)で確認することができた。また、赤外線カメラで積乱雲を撮影し、2016年夏の雲の温度の情報を含むデータを得ることが出来た。特に、2016年8月4日の局地的降水事例については、この赤外線カメラで非常に近くから撮影できており、二重偏波レーダーや気象衛星ひまわり8号のデータも利用できる状態にある。これらのことから、平成28年度の研究計画(データ同化とアンサンブル予報により積乱雲の発生・発達機構を明らかにするための準備)はおおむね順調に進展している。

Strategy for Future Research Activity

2016年8月4日の局地的降水事例を中心に、局所アンサンブル変換カルマンフィルター(LETKF)やアンサンブル変分法(EnVAR)を用いてレーダー観測や地上観測を同化し、そのインパクトを評価する。また、LETKFやEnVARによる解析値を初期値とする水平解像度1km以下のアンサンブル予報を行って局地的大雨を再現し、その結果を用いて積乱雲の雲物理量とその周りの大気場の関係を明らかにする。さらにこの結果を赤外線カメラ・二重偏波レーダー・気象衛星ひまわり8号などの観測データと比較し、アンサンブル予報を用いた解析の妥当性を確認するとともに、積乱雲の発生・発達に重要な大気場の特徴やその予測手法について考察・提案する。

Causes of Carryover

観測データの容量が想定より小さく、観測データ保存用ストレージの一部が必要なくなった等の理由による。

Expenditure Plan for Carryover Budget

アンサンブル予報の計算結果のデータを保存するためのストレージの購入費用等に使用する。

  • Research Products

    (11 results)

All 2017 2016 Other

All Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Presentation] 竜巻を発生させた積乱雲群の再現-アンサンブル予測を用いた竜巻の発生要因の解明-2017

    • Author(s)
      横田祥, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 新野宏
    • Organizer
      ポスト「京」重点課題4「観測ビッグデータを活用した気象と地球環境の予測の高度化」第1回成果報告会
    • Place of Presentation
      大手町サンスカイルーム(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2017-03-13 – 2017-03-13
  • [Presentation] 4D-EnVAR with iterative calculation of non-linear model2017

    • Author(s)
      Yokota, S., M. Kunii, K. Aonashi, and S. Origuchi
    • Organizer
      RIKEN International Symposium on Data Assimilation / The 7th Japanese Data Assimilation Workshop
    • Place of Presentation
      理化学研究所計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-02-27 – 2017-03-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Consideration of data assimilation for forecasting tornadoes using high-resolution ensemble forecasts2017

    • Author(s)
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi and H. Niino
    • Organizer
      RIKEN International Symposium on Data Assimilation / The 7th Japanese Data Assimilation Workshop
    • Place of Presentation
      理化学研究所計算科学研究機構(兵庫県神戸市)
    • Year and Date
      2017-02-27 – 2017-03-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 竜巻の発生条件-データ同化と超高解像度アンサンブル予報による解析-2017

    • Author(s)
      横田祥, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 新野宏
    • Organizer
      ポスト「京」重点課題4「観測ビッグデータを活用した気象と地球環境の予測の高度化」第1回「革新的な数値天気予報と被害レベル推定に基づく高度な気象防災」成果発表会
    • Place of Presentation
      秋葉原UDXギャラリーNEXT-1(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2017-02-20 – 2017-02-20
  • [Presentation] 4D-EnVAR with iterative calculation of non-linear mode2016

    • Author(s)
      Yokota, S., M. Kunii, K. Aonashi, and S. Origuchi
    • Organizer
      Fourth International Workshop on Nonhydrostatic Numerical Models
    • Place of Presentation
      ザ・プリンス箱根芦ノ湖(神奈川県箱根町)
    • Year and Date
      2016-11-30 – 2016-12-02
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] High-resolution ensemble experiments for the Tsukuba city supercell tornado in Japan on 6 May 20122016

    • Author(s)
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi and H. Niino
    • Organizer
      28th Conference on Severe Local Storms
    • Place of Presentation
      Hilton Portland & Executive Tower(米国ポートランド)
    • Year and Date
      2016-11-07 – 2016-11-11
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超高解像度アンサンブル実験による竜巻と下層メソサイクロンの関係2016

    • Author(s)
      横田祥, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 新野宏
    • Organizer
      日本気象学会2016年度秋季大会
    • Place of Presentation
      名古屋大学東山キャンパス(愛知県名古屋市)
    • Year and Date
      2016-10-26 – 2016-10-28
  • [Presentation] Data assimilation and ensemble forecasts for the 6 May 2012 Tsukuba city supercell tornado2016

    • Author(s)
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi and H. Niino
    • Organizer
      AORI-ISAC Workshop on Tornadoes and Supercells in Japan and Italy
    • Place of Presentation
      東京大学大気海洋研究所(千葉県柏市)
    • Year and Date
      2016-10-18 – 2016-10-18
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 強い竜巻が発生するための条件-高解像度アンサンブル実験による解析-2016

    • Author(s)
      横田祥, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 新野宏
    • Organizer
      第3回メソ気象セミナー
    • Place of Presentation
      静岡県男女共同参画センター「あざれあ」(静岡県静岡市)
    • Year and Date
      2016-07-09 – 2016-07-10
  • [Presentation] メソアンサンブル予報を利用した顕著現象の解析2016

    • Author(s)
      國井勝, 横田祥
    • Organizer
      第9回気象庁数値モデル研究会・第44回メソ気象研究会・ 第2回観測システム予測可能性研究連絡会
    • Place of Presentation
      気象庁(東京都千代田区)
    • Year and Date
      2016-05-17 – 2016-05-17
    • Invited
  • [Remarks] 気象庁気象研究所 予報研究部 第二研究室 横田祥 研究官ページ

    • URL

      http://www.mri-jma.go.jp/Member/fo/hoyokotashoyoko.html

URL: 

Published: 2018-01-16  

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