Methodology and application of coupled data assimilation systems

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H00728
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Statistical science
• Research Institution: The Institute of Statistical Mathematics
• Principal Investigator: Ueno Genta 統計数理研究所, モデリング研究系, 教授 (40370093)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 三好 由純 名古屋大学, 宇宙地球環境研究所, 教授 (10377781) ; 中野 慎也 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40378576) ; 藤井 陽介 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (60343894)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: データ同化 / 海洋 / 放射線帯

Outline of Final Research Achievements

We compared atmosphere-ocean data assimilation systems based on a coupled model and non-coupled model, and examined conditions under which data assimilation to the coupled model provides better forecast. We developed a method to estimate the solar wind from the geomagnetic activity index and to estimate the magnetosphere and ionosphere by a magnetosphere-ionosphere model driven by the estimated solar wind. Data assimilation of high-energy electron observations by the "Arase" satellite in the radiation belt was performed. We developed a method for a high-dimensional 4D-Var data assimilation by repeating ensemble simulation and optimizing in a randomly selected subspace.

Free Research Field

統計科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

気象・気候予測の精度向上のため、大気海洋結合同化システムの開発が行われているが、従来の「非」結合システムに対し結合システムが実際に優位となるかどうかは明らかではなかった。本課題では海面水温変動の詳細の再現が結合同化システムの優位性を導くことを明らかにし、今後の精度向上には、海面水温変動の再現性改善を目指すべきことを示した点で、学術的、社会的意義がある。
放射線帯電子の高エネルギー電子変動の理解と予測は、宇宙天気研究の最重要課題の一つとされている。本課題によって放射線帯電子の物理過程を抽出することが可能となり、電子変動を作り出す物理過程の理解に貢献するとともに、宇宙天気予報の高精度化にも寄与する。