2021 Fiscal Year Research-status Report
「ゲリラ豪雨」予報高精度化に向けた超高頻度・高解像度雷発光データ同化
| Project/Area Number |
18K13614
|
|---|
| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
|---|
Principal Investigator |
前島 康光 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 特別研究員 (90509564)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | データ同化 / 気象予報 / 豪雨予測 / 気象災害 / 数値天気予報 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
令和3年度は、雷発光データ同化を行うために必要な観測演算子の改良、実際にゲリラ豪雨を対象としたデータ同化実験、の2点を到達目標に設定し研究を行ってきた。令和2年度までに観測演算子の開発を一通り終えていたが、予報精度の向上を目的に、さらなる改良に取り組んだ。令和2年度の後半から取り組んできた、機械学習にて雷発光データと氷晶の質量との関係性を見出す研究を推進した。令和2年度に氷晶の質量が乾燥大気1㎏あたり0.1gの時に、雷発光が最も進発していることを突き止めたが、今年度は、氷晶の中でも、粒子の直径が1mm以上のあられと、それ未満の雲氷に分け、それぞれに対して雷発光頻度との高い相関関係につながるパラメータレンジを絞り込んだ。
さらに、改良した観測演算子を、数値気象予報システムSCALE-LETKFに実装し、2015年8月11日午前0時～2時にかけて神戸、大阪付近で発生したゲリラ豪雨事例に対して、雷発光データ同化実験を行った。雷発光データ同化を行わなかった場合は、降水量がピーク値で比較して観測値の48％にとどまっていたが、同化を行うことでこれを66％にまで改善することが確かめられた。特に、雷発光頻度が高い領域において、降水強度予測の改善が大きく、ピークの降水強度改善に貢献した。ゲリラ豪雨における気象災害は、通常降水量が多い領域で起きるため、ピークの降水量の予報精度向上が防災・減災の観点から重要となる。その意味で、雷発光データ同化によってピークの降水量予報改善の可能性を示すことができたことは、本課題の実績として大きい。改善一方、雷発光頻度が30秒で20回以下の場合、同化によってかえって降水強度の予測精度が悪化した領域も見られた。これらの結果は、2022年度に行われる国内外の学会で講演を行い、さらに論文化することで本課題の確たる業績とする。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
令和3年度までに、申請段階における年次計画で示した各研究項目について、概ね目標点に到達した。当初は3年の計画で本課題を申請したが、新型コロナウイルスの世界的蔓延の影響で、特に令和2年度は研究活動に大きな制限が掛かり、本課題の進捗にも影響が出てしまった。研究活動が当初の目論見通り行いづらいという困難の中、課題実施期間の延長という機会をいただき、令和3年度は課題実施から長らく開発が困難であった観測演算子に目途が付き、実際の数値気象予報システムへの実装、そしてゲリラ豪雨事例に対する雷発光データ同化実験の実施に至るまで、進捗を図ることができた。
令和3年度もコロナ禍による影響が続いており、当初予定していた国内外での学会発表が中止、またはオンラインによるオンデマンド発表に切り替わった影響で、研究成果の報告が十分行えない状況にあった。しかしながら、さらにもう1年課題実施期間を延長する機会をいただいたため、令和4年に学会発表を行うことで、この2年間見送らざるを得なかった研究活動を実施する見込みが立ってきた。に
全体を通して進捗を振り返ると、当初の研究計画は一通り達成し目的は果たしつつある。一方で、上記のように学会での研究報告は、コロナ禍の影響でその多くが令和4年度に持ち越しとなったことから、研究計画の評価は「概ね達成された」とする。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究にて、本課題申請の段階で計画していた内容が概ね完了できた。そこで、本年度は
（1）ゲリラ豪雨を対象とした雷発光データ同化実験事例を増やし、雷発光データ同化システムの検証を行う。
(2)．本課題での研究成果を国内外の学会にて発表する。
(3)．研究成果を論文化して投稿する、の3点を今年度の目標に掲げる。
(1)については、雷発光データが良く得られた2つの豪雨事例についてデータ同化実験を行う。令和3年度にデータ同化実験を行った事例と合わせ、3つの事例について、雷発光データ同化による豪雨予報へのインパクト定量的に評価する。同時に、観測演算子に含まれるパラメータのチューニングも行って予報精度を向上させ、ゲリラ豪雨予測における雷発光データ同化の有用性を確かなものにする。(2)については、長引くコロナ禍で、令和2，3年度は講演を予定していた学会、国際会議が中止、またはオールオンラインでの開催になり、本研究に関する議論を外部の研究者と行う機会が極端に減ってしまったため、本年度に集中して講演を行い、関係する研究者との議論する機会を最大限確保する。これは、本課題の成果を出していくためであることはもちろん、本年度で終了する本課題を来年度以降さらに発展させていくためにも非常に重要であると考えている。ただし、今後の新型コロナ感染状況次第では、やむを得ず講演の調整を行う可能性がある。(3)については、まず昨年度に行ったテストケースの結果をまとめて、日本気象学会が刊行する国際誌“SOLA”また”Journal of the Meteorological Society of Japan“へ投稿する。他の事例のデータ同化実験が終了次第、同様に結果をまとめて、上記の国際誌、またはアメリカ気象学会の国際誌”Weather and Forecasting“へ投稿する。
|
| Causes of Carryover |
長引く新型コロナウイルスの影響によって、予定していた国内外の学会発表が中止、またはオンラインによるオンデマンド発表に切り替わり、旅費や学会参加費への充当を計画していた予算を使う機会が奪われてしまい、次年度使用額が生じた。
令和4年度は現在のところ、感染対策を取りながら学会等をオンサイトで開催する動きが見られるため、主にそれらの参加費、旅費を中心に、予算を執行していく予定である。また、コロナ禍の特例によって、2年間の課題実施期間延長の機会をいただいたため、研究に関わる物品の劣化や消耗が、当初の目論見より進んでいる個所が見られる。このような物品の更新も計画している。
|
