2019 Fiscal Year Annual Research Report
Development of innovative data assimilation for reconstruction of weather and climate before 20th century
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18H03794
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
芳村 圭 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (50376638)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
植村 立 名古屋大学, 環境学研究科, 准教授 (00580143)
市野 美夏 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(機構本部施設等), データサイエンス共同利用基盤施設, 特任助教 (40376968)
平野 淳平 帝京大学, 文学部, 准教授 (80567503)
三好 建正 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, チームリーダー (90646209)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ミレニアム大気再解析 / データ同化 / 同位体大循環モデル / 歴史天候データ / 同位体プロキシ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
直接の気象観測がない時代にも存在する古文書に書かれた天気情報を用いた気候復元をめざし、日記に書かれた天気から雲量や日射量に換算してデータ同化を行ったところ、大気場が拘束されているのが確認できた。しかし雲量情報は、アンサンブルカルマンフィルタを用いたデータ同化理論で仮定されている正規分布には則っていないのが通常である。従って本研究では、正規分布していない変数を正規化（ガウス変換；GT）することにより、データ同化性能がどれくらい変わるのかを調べた。データ同化する変数である雲量のみを正規化した場合、データ同化を行った日本近辺で雲量のRMSEが1%程度下がったほか、別の予報変数にも好ましい影響が見られた。しかし、診断変数である降水量や短波放射量には負の影響があった。そこで雲量に加えて、降水量も正規化してデータ同化したところ、降水量の解析値の誤差が正規化しなかった場合と比べて25%程度減少した。
また、過去2000年を対象として気候変動を表すプロキシデータを世界中の多数地点で収集し、それらの同期性を調べることでプロキシデータの時空間的影響範囲を調べたうえで、穀物価格などの社会変動イベントとの関連性を分析する研究も開始した。プロキシデータの空間代表性を定量的に定める「空間代表距離」を相互相関関数によって求めた。また短時間フーリエ変化によって「気候リスク」の高まりを定義し、ある年と地点における「気候リスク」の高まり度合いを空間代表距離を用いることで求め、「気候影響因子」として指標化をした。そうして求められた気候影響因子は小麦価格と相関関係を示し、採用する立場を裏付ける結果となった。またその関係を用いて、パリで起きた飢饉についてモデルからメカニズム解明を行った。このように気候が社会に与えた影響について、適切なプロキシデータの利用に基づき、定量的かつ順を追った分析手法を提案することに成功した。
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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
34件の学会発表、6件の査読付き論文の掲載から示されるように、十分な成果が得られたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
<同位体地球システムモデル開発及び観測-モデル融合(芳村)> 開発した同位体プロキシシステムモデル群を用いて、天気データ同化及びプロキシデータ同化を両面から進め、近年のよく観測された時代の大気状態での手法検証を行う。
<データ同化スキーム構築(三好)> 時空間平均的な観測データをデータ同化し、シミュレーションにフィードバックするオンラインデータ同化手法の開発を継続する。時空間積算 観測量を同化する新たなデータ同化手法について、低解像度の全球大気海洋結合モデルSPEEDY-NEMOを使って、手法の確立に向けた研究を進め る。
<同位体プロキシ分析及び古気候解析(植村)> 同位体地球システムモデルの結果を用いて、収集したアイスコアや鍾乳石の同位体比データを過去1000年間の同位体データの解釈を中心に進める。
<古文書収集及び古天気解析(平野)> 引き続き古天気情報を収集し、アナログ情報である天気データをデータ同化システムに投入しやすい形式に変換する。さらに、20世紀再解析をはじめとする既存の長期再解析データと日記天候記録を比較し、天候記録にもとづく天気分布復元結果と日本周辺の大気場との整合性について 検討する。
<古天気データ整備(市野)> 古天気データをデータ同化システムへ投入するためのデータ整備を行う。本年度は、昨年度構築した古天気資料の情報共有システム「れきすけ 」新バージョンへのデータ投入と、収集された古天気情報のデータ構造化に向けて、歴史天候データベースなど既存のデータベースとの統合に向けた天気情報の解析を行う。
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[Presentation] Application of Today's Earth System for Flood Assessment2019
Author(s)
MA, W., K. Hibino, Y. Ishitsuka, S. Seto, D. Yamazaki, K. Yamamoto, M. Kachi, R. Oki, X. Wang, and K. Yoshimura
Organizer
AGU Fall Meeting 2019
Int'l Joint Research
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