2019 Fiscal Year Annual Research Report
Assimilation of new-generation satellite observations and understanding of interaction between tropical cyclone and upper atmosphere
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19H01973
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
岡本 幸三 気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 室長 (40584660)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和田 章義 気象庁気象研究所, 台風・災害気象研究部, 室長 (20354475)
石井 昌憲 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (70359107)
宮本 佳明 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 講師 (90612185)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 台風上層場相互作用 / 衛星データ同化 / ひまわり / 風ライダー / 外出流 / トラフ / 寒冷渦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、2つの課題「１. 衛星データ同化の高度化による、高精度な大気上層解析場の構築」「2. この解析場を用いて、台風と大気上層場の相互作用メカニズムを解明」に取り組んでいる。
課題１では、3つのサブ課題（①ひまわり全天候同化、②マイクロ波陸域利用、③衛星風ライダー（DWL）利用）を進めている。サブ課題①では、ひまわり全天候同化を行うため雲効果を考慮した観測誤差モデルなどを開発・導入し、データ同化実験を行った。初期的な結果では対流圏中上層の水蒸気場を改善する傾向を確認した。サブ課題②は、動的にマイクロ波射出率（DE）を推定する手法を開発・導入し、データ同化実験を実行してその結果を検証した。DE推定は概ね正常に動作しているが、降水や雲が影響し非現実的な値となる場合があることや、短期予報の品質にはまだ問題があることが分かった。サブ課題③はDWLを搭載したAeolus衛星の非公開データを取得し、2019年台風10号に対してデータの特性を調べた。
課題２では、④渦位インバージョン（PVI）法を用いた寒冷渦等の影響評価、⑤台風外出流の影響調査、⑥トラフや偏西風との相互作用評価、という３つのサブ課題を実行している。サブ課題④はPVI法を用いた解析ツールを整備し、サブ課題①で作成した解析場や大気海洋結合モデルを用いて2018年台風12号の進路・強度の予測可能性について調査した。これまでの検証では、ひまわり全天候同化による改善は確認できなかった。サブ課題⑤は、台風外出流に関する先行研究を調査し理論の限界について考察し、前提条件を2019年台風15号の数値計結果を用いて検証したところ、概ね成立するものの不整合が大きい場所があることが分かった。サブ課題⑥は、2019年台風19号が日本に近づいた時の偏西風との相互作用について調査し、台風の北側で外出流と降水を強化するメカニズムを考案した。
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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
いずれのサブ課題もほぼ予定通り進展している。特にサブ課題①で開発したひまわり全天候観測データを同化して作成した解析場に対して、サブ課題④で開発したPVI法を用いて初期的な分析を行うという2つの課題の連携を当初計画よりも先行して開始している。しかし、前項で記述したように、現時点ではまだひまわり全天候同化で得られた解析場からは、2018年台風12号と寒冷渦の表現や台風進路予測について改善は得られておらず、PVIを用いた詳細な分析でも効果が確認できなかった。これは、ひまわり全天候同化開発は十分な検証が行われていないことと、データ同化実験の期間の選定が最適とはいえないためと考えており、初年度の進捗としては想定範囲内である。
サブ課題②では、基本的な動作確認やデータ同化実験を行い、現在は陸面でのマイクロ波射出率や解析場の詳細な評価を行っている。サブ課題③は、Aeolusデータの特性調査を開始したが、一事例の簡単な調査にとどまっているため、詳細な調査や同化システムへの導入は2年度の課題となる。
課題２の他のサブ課題についても計画通り進展している。サブ課題⑤は先行研究やこれまでの理論をレビューし理論限界を把握しながら、数値シミュレーション結果で検証を行い、理論モデルとの不整合を調査した。サブ課題⑥は、ひまわりやマイクロ波センサなどの衛星観測や非静力学モデルを用いて、台風と偏西風との相互作用を詳細に調査した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2年度もそれぞれのサブ課題の検証・改良と現象分析・解明をさらに進めつつ、課題１と課題２での知見の交流やデータ利用を促進する。サブ課題①は、バイアス補正などのデータ処理方法の開発・改良を進め、データ同化実験を通して詳細な検証を行う。サブ課題②はDEの陸面・大気状態や観測条件に応じた特性・精度調査を引き続き進め、適用可能な条件を決定してデータ同化システムに反映させる。これらを反映させたデータ同化実験を実行し、上層解析場・台風への影響を調査する。サブ課題③は、Aeolusデータの品質・特性調査を進め、台風周辺域での観測有効性の調査や、データ同化処理の開発・同化実験を実行する。
サブ課題④は、引き続き、2018年12号台風に対して、サブ課題①の解析場・予報場及び海洋結合モデルを用いて寒冷渦の影響や予測可能性に違いに関する調査を進める。またサブ課題①のデータ同化実験の期間を変更や、寒冷渦やトラフが影響した他の台風事例を探し調査対象を拡大することも検討する。サブ課題⑤は、引き続き数値シミュレーション結果と理論モデルの不整合の原因について調査し、台風外出流と台風構造との関係について理解を深める。さらに台風外出流と強度の関係を理解するため、台風の強化時・成熟時・衰弱時の外出流の特徴についても調査する。サブ課題⑥は、非静力学モデルを用いた台風相互作用のメカニズム解明を継続するとともに、PVI法を用いた分析について調査する。
なお本研究遂行のための基盤である気象研究所のスーパーコンピューターが、2020年3月に更新されたため、データ同化システムや分析ツールなどの移植・動作検証も2年度前半の重要な課題となる。
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[Presentation] 数値予報精度向上のための衛星搭載ドップラー風ライダーによる全球風観測2019
Author(s)
岡本幸三, 石井昌憲, 久保田拓志, 佐藤篤, 境澤大亮, 西澤智明, 松本紋子, 津上哲也, 石橋俊之, 田中宙中, Philippe Baron, 青木誠, 沖理子, 佐藤正樹, 岩崎 俊樹
Organizer
第37回レーザセンシングシンポジウム
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