2018 Fiscal Year Research-status Report
Simultaneous data assimilation of wind velocities and tracer concentrations for plume advection simulation
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17K00533
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
関山 剛 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 主任研究官 (90354498)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 数値シミュレーション / データ同化 / 気象学 / 大気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）アンサンブル移流拡散シミュレーション
本研究課題で昨年度開発したアンサンブルデータ同化システムを使い、4通りの放射性プルーム移流拡散再現実験を行った。第一に気象観測データ（風向風速・気温・気圧等）だけをデータ同化し、放射性セシウム濃度はデータ同化せずにプルームの移流拡散を計算；第二に気象観測とセシウム濃度観測はどちらもデータ同化するがそれぞれ完全に独立に同化してプルームの移流拡散を再現；第三に気象観測とセシウム濃度観測を完全に同時にデータ同化し、プルームの移流拡散を再現；第四にアンサンブルカルマンフィルタの変数局所化という手法を用いて、風向風速を除く気象場は通常の気象観測データ同化のみで計算し、風向風速は全ての気象観測とセシウム濃度観測の同時データ同化によって計算し、セシウム濃度は風向風速観測とセシウム濃度観測の同時データ同化によって計算することによってプルームの移流拡散を再現した。
その結果、最もプルームの再現精度が高かったのは第四の実験（変数局所化）の結果であり、次点が第二の実験（気象観測とセシウム濃度観測を別個に同化）の結果であった。また、第三の実験（完全同時データ同化）は他のどの実験よりもプルームの再現精度が低い結果となった。これはアンサンブルデータ同化計算におけるサンプリングノイズの影響によるものと解釈できる。
（２）セシウム濃度の計算結果検証
セシウム濃度の時空間変動について計算結果を検証するため、セシウムの質量フラックスに着目してプルームの移動経路を観測データと比較した。その結果、質量フラックス解析法は通常の濃度変動比較法に比べて定量性に優れ、シミュレーションの計算結果をより正確に検証できることが分かった。この調査結果は査読付き英文学術論文として発表した（Sekiyama and Iwasaki, Tellus, 2018）。
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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
交付申請書に記載した平成30年度以降の研究実施計画の前半部分について順調に実施することができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究で開発した化学気象データ同化システムNHM-Chem-LETKFを引き続き利用して、放射性セシウムの濃度観測値（東北地方南部および関東地方で100地点以上）および気象庁現業気象観測データセット（アメダス地上風観測データを含む）を変数局所化によって同時にデータ同化しつつ、変数局所化の設定パターンとパラメータの調整を行う。最適な変数局所化の設定を調査し、プルームの移流拡散の再現精度の向上を目指す。変数局所化とは物質濃度観測値や気象観測値（風向風速・気温・気圧など）それぞれの間の相関係数を恣意的に増減させてアンサンブルデータ同化の計算を実施する手法であり、放射性セシウム以外の物質の移流拡散や数値気象予報のためのデータ同化にも本研究で得られた知見を流用することができるはずである。
また、放射性セシウムをターゲットにしたデータ同化システムの高精度化を達成した後、火山灰濃度の観測データを用いた火山灰被害予測のためのデータ同化システム開発を目指す。
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| Causes of Carryover |
当初計画ではアンサンブルシミュレーション計算結果の保存には研究室所有のRAID装置では容量が全く足りず、助成金によってRAID装置の追加購入が必要であった。しかし、研究室所有のRAID装置に予想以上の余裕ができたため、計算結果はそちらのRAID装置に保存することができた。
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Research Products
(14 results)
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[Journal Article] Fungal spore involvement in the resuspension of radiocaesium in summer2019
Author(s)
Igarashi, Y., K. Kita, T. Maki, T. Kinase, N. Hayashi, K. Hosaka, K. Adachi, M. Kajino, M. Ishizuka, T. T. Sekiyama, Y. Zaizen, C. Takenaka, K. Ninomiya, H. Okochi, and A, Sorimachi
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Journal Title
Scientific Reports
Volume: 9
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] NHM-Chem, the Japan Meteorological Agency's Regional Meteorology ? Chemistry Model: Model Evaluations toward the Consistent Predictions of the Chemical, Physical, and Optical Properties of Aerosols2019
Author(s)
KAJINO, M.、DEUSHI, M.、SEKIYAMA, T. T.、OSHIMA, N.、YUMIMOTO, K.、TANAKA, T. Y.、CHING, J.、HASHIMOTO, A.、YAMAMOTO, T.、IKEGAMI, M.、KAMADA, A.、MIYASHITA, M.、INOMATA, Y.、SHIMA, S.、TAKAMI, A.、SHIMIZU, A.、HATAKEYAMA, S.、SADANAGA, Y.、IRIE, H.、ADACHI, K.、ZAIZEN, Y.、IGARASHI, Y.、UEDA, H.、MAKI, T.、MIKAMI, M.
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Journal Title
Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II
Volume: 97
Pages: 337～374
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Journal Article] Model Intercomparison of Atmospheric 137Cs From the Fukushima Daiichi Nuclear Power Plant Accident: Simulations Based on Identical Input Data2018
Author(s)
Sato, Y.、Takigawa, M.、Sekiyama, T.T.、Kajino, M.、Terada, H.、Nagai, H.、Kondo, H.、Uchida, J.、Goto, D.、Quelo, D.、Mathieu, A.、Querel, A.、Fang, S.、Morino, Y.、von Schoenberg, P.、Grahn, H.、Brennstrem, N.、Hirao, S.、Tsuruta, H.、Yamazawa, H.、Nakajima, T.
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Journal Title
Journal of Geophysical Research: Atmospheres
Volume: 123
Pages: 11,748～11,765
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] NHM-Chem, the Japan MeteorologicalAgency's regional meteorology – chemistry model (v1.0): model description and aerosol representations2018
Author(s)
Kajino, M.、Deushi, M.、Sekiyama, T.T.、Oshima, N.、Yumimoto, K.、Tanaka, T.Y.、Ching, J.、Hashimoto, A.、Yamamoto, T.、Ikegami, M.、Kamada, A.、Miyashita, M.、Inomata, Y.、Shima, S.、Adachi, K.、Zaizen, Y.、Igarashi, Y.、Ueda, H.、Maki, T.、Mikami, M.
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Journal Title
Geoscientific Model Development Discussions
Volume: 2018
Pages: 1～45
DOI
Open Access
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