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2020 Fiscal Year Annual Research Report

Land-Atmosphere-Coupled Data Assimilation: Improving Atmospheric and Hydrological Predictions by Hydrological Big Data Assimilation

Research Project

Project/Area Number 18H01549
Research InstitutionChiba University

Principal Investigator

小槻 峻司  千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 准教授 (90729229)

Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Keywordsデータ同化 / 水文 / 降水 / 結合同化 / 数値天気予報 / 土壌水分
Outline of Annual Research Achievements

本研究では、水文観測情報をデータ同化・天気予報システムにより統合的に同化し、中期天気予報、及び、河川流量、旱魃指数、穀物収量等の水文予測精度の改善を図る。大気・陸面は互いにフィードバックするため、両者を統合的に同化することで相乗効果がもたらされ、大気・陸域水循環の状態推定が、双方共に改善されることが期待できる。
令和2年度は、理化学研究所で開発が進められている全球大気データ同化システムNICAM-LETKFへ、Global Land Data Assimilation Systems (GLDAS)から得られる土壌水分観測を有効に同化する方法について研究・開発を進めた。土壌水分観測の同化による、大気状態の推定が有効であろうことを示唆する先進的な研究であるが、米国地球科学誌に投稿した結果はREJECTであった。残念ながら研究期間中の採択とはならなかったが、再投稿に向けて研究期間以後も論文改訂を続ける方針である。
その他、データ同化アルゴリズムの高速化(Kotsuki et al. 2020)や、開発したシステムを用いた2020年春の日本の少雪・早期検知に関する論文を発表した (Watanaeb et al. 2020)。また、本課題で推進したNICAM-LETKFについてのレビュー論文をまとめると共に(Miyoshi et al. 2020)、その成果をまとめて理研・千葉大・東京大・JAXAと共同でプレスリリースを行った (2020年8月)。このプレスは、昨年度に開発したNICAM-LETKFと、Otsuka et al. (2016, 2019)による運動学的降水予測手法を組み合わせ、より精度の高い降雨予測が可能となる手法(Kotsuki et al. 2019)に関するもので、本予報は、理化学研究所において気象予報業務許可を取得し、実時間配信されている。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (14 results)

All 2021 2020 Other

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Empirical determination of the covariance of forecast errors: An empirical justification and reformulation of hybrid covariance models2021

    • Author(s)
      Carri? Diego S.、Bishop Craig H.、Kotsuki Shunji
    • Journal Title

      Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society

      Volume: in print Pages: in print

    • DOI

      10.1002/qj.4008

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Snow water scarcity induced by record-breaking warm winter in 2020 in Japan2020

    • Author(s)
      Watanabe Satoshi、Kotsuki Shunji、Kanae Shinjiro、Tanaka Kenji、Higuchi Atsushi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 10 Pages: 1-7

    • DOI

      10.1038/s41598-020-75440-8

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Weight structure of the Local Ensemble Transform Kalman Filter: A case with an intermediate atmospheric general circulation model2020

    • Author(s)
      Kotsuki Shunji、Pensoneault Andrew、Okazaki Atsushi、Miyoshi Takemasa
    • Journal Title

      Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society

      Volume: 146 Pages: 3399~3415

    • DOI

      10.1002/qj.3852

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Precipitation Ensemble Data Assimilation in NWP Models2020

    • Author(s)
      Miyoshi Takemasa、Kotsuki Shunji、Terasaki Koji、Otsuka Shigenori、Lien Guo-Yuan、Yashiro Hisashi、Tomita Hirofumi、Satoh Masaki、Kalnay Eugenia
    • Journal Title

      Advances in Global Change Research

      Volume: N/A Pages: 983~991

    • DOI

      10.1007/978-3-030-35798-6_25

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 回帰学習器のアンサンブル学習による降雨洪水氾濫モデル・エミュレータ2020

    • Author(s)
      小槻峻司, 桃井裕広,菊地亮太, 渡部哲史, 山田真史, 阿部紫織,綿貫翔
    • Journal Title

      水工学論文集

      Volume: 76 Pages: 367-372

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 降雨流出氾濫モデル・エミュレータによる浸水範囲予測2020

    • Author(s)
      関本大晟,渡部哲史, 小槻峻司, 山田真史, 阿部紫織,綿貫翔
    • Journal Title

      水工学論文集

      Volume: 76 Pages: 547-552

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 衛星データ同化による全球大気モデルNICAMの高度化:雷予測モデルの構築への取り組み2021

    • Author(s)
      小槻峻司, 佐藤陽佑
    • Organizer
      CEReS シンポジウム
  • [Presentation] GPM DPRデータ同化によるNICAM雲微物理パラメータ推定2021

    • Author(s)
      小槻峻司, 寺崎康児, 佐藤正樹, 三好建正
    • Organizer
      GPM・衛星シミュレータ合同研究集会
  • [Presentation] 深層学習を用いた降雨洪水氾濫モデル・エミュレータの開発2021

    • Author(s)
      小槻峻司
    • Organizer
      富岳」成果創出加速プログラム・成果発表会
  • [Presentation] Weight Structure of the Local Ensemble Transform Kalman Filter: A Case with an Intermediate AGCM2020

    • Author(s)
      Kotsuki, S., Pensoneault, A., Okazaki, A. and Miyoshi, T.
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Ensemble-Based Data Assimilation of GPM/DPR Reflectivity into the Nonhydrostatic Icosahedral Atmospheric Model NICAM2020

    • Author(s)
      Kotsuki, S., Terasaki, K., Satoh, M. and Miyoshi, T.
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 回帰学習器のアンサンブル学習による降雨洪水氾濫モデル・エミュレータ2020

    • Author(s)
      小槻峻司, 桃井裕広,菊地亮太, 渡部哲史, 山田真史, 阿部紫織,綿貫翔
    • Organizer
      水工学講演会
  • [Presentation] 最先端のデータサイエンスで切り拓く「富岳」時代のリアルタイム地球環境予測2020

    • Author(s)
      小槻峻司
    • Organizer
      千葉大学GPシンポジウム
  • [Remarks] 世界の気象リアルタイム: NEXRA

    • URL

      https://www.eorc.jaxa.jp/theme/NEXRA/index_j.htm

URL: 

Published: 2021-12-27  

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