衛星搭載風ライダーによる風高度分布観測の空間分解能最適化に関する研究

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19K04849
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 石井 昌憲 東京都立大学, システムデザイン研究科, 教授 (70359107)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 岡本 幸三 気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 室長 (40584660) ; 久保田 拓志 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 第一宇宙技術部門, 研究領域主幹 (90378927) ; 宮本 佳明 慶應義塾大学, 環境情報学部(藤沢), 准教授 (90612185)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: ドップラー風ライダー / 衛星 / 数値予報 / データ同化 / シミュレータ

Outline of Annual Research Achievements

前年度までに実施した風ライダーシミュレーション実験で、明らかになった高度分布の高度割当の課題について、実験結果を詳細に調べ、高度割当が適切ではない箇所を特定した。風ライダーシミュレータの改良方法について検討を行い、シミュレータのアルゴリム改良を行った。改良したシミュレータを用いて、初期検証実験を実施したところ、高度割当が不適切だった箇所の高度割当が改善され、利用可能なデータ点数を増加できる事を確認した。本研究課題で用いた風ライダーシミュレータは、高解像度化に必要なパラメータ設定の煩雑さ、各高度での取得できるデータ点数において差違といった課題がある。これらの課題を解決し、限定したパラメータ設定でも、高解像度・高精度なシミュレーションが行える風ライダーシミュレータのさらなる開発が必要である。
本研究は、欧州宇宙機関の風ライダー衛星 Aeolusより高い空間分解能を持ち、かつ、技術的に開発可能な風ライダー衛星に対して、空間分解が異なるシナリオの風データを疑似的に作成し、観測システムシミュレーション実験による数値予報へのインパクト評価から、数値予報に最適な風ライダー衛星の空間分解能と、観測シナリオについて明らかにすることを目的として研究を行った。研究期間全体を通じ、将来の風ライダー衛星の観測シナリオとして3シナリオを明らかにした。ライダー衛星による風観測の有効性を高めるために、最適な空間分解能の選択とデータ品質管理手法が重要であること分かった。また、観測システムシミュレーション実験の考察から、風ライダー衛星の風データは、数値予報による環境場の予測精度を平均的に最大3％程度まで改善するだけでなく、台風近傍等のように狭域的な現象に対しても改善する可能性があることを明らかにすることが出来た。

Research Products

• [Presentation] Reporting on space-based DWL activities in Japan (2023)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, I. Okabe, T. T. Sekiyama, T. Kubota, T. Imai, D. Sakaizawa, S. Imamura, N. Tomii, K. Fujihira, K. Nonaka, T. Takemi, T. Nishizawa, H. Fudeyasu, Y. Miyamoto, T. Miyoshi, A. Matsumoto10, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Organizer: Aeolus Science Advisory Group meeting (#6)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Reporting on space-based DWL activities in Japan (2023)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, I. Okabe, T. T. Sekiyama, T. Kubota, T. Imai, D. Sakaizawa, S. Imamura, N. Tomii, K. Fujihira, K. Nonaka, T. Takemi, T. Nishizawa, H. Fudeyasu, Y. Miyamoto, T. Miyoshi, A. Matsumoto10, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • Organizer: Aeolus Science Advisory Group meeting (#7)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Future space-based Lidar in Japan (2023)
  • Author(s): S. Ishii
  • Organizer: International Workshop on Climate, Water, Land, AND Life in Monsoon Asia
  • Int'l Joint Research / Invited
• [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 (2022)
  • Author(s): 石井昌憲, 岡本幸三, 岡本創, 木村俊義, 久保田拓志, 今村俊介, 境澤大亮, 藤平耕一, 松本紋子, 関山剛, 西澤智明, 竹見哲也, 宮本佳明, 佐藤篤, 沖理子, 佐藤正樹, 岩崎俊樹
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2022年大会
• [Presentation] 次世代衛星搭載コヒーレントライダーのためのシミュレータ開発に向けて (2022)
  • Author(s): 山中沙羅, 石井昌憲, 竹中秀樹
  • Organizer: 日本気象学会
• [Presentation] Feasibility study of space-based coherent Doppler wind lidar in Japan (2022)
  • Author(s): S. Ishii, K. Okamoto, I. Okabe, S. Yamanaka, T. Kubota, Y. Miyamoto, and A. Matsumoto
  • Organizer: 21st Coherent Laser Radar Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Development of Simulator for Coherent Doppler Wind Lidar (2022)
  • Author(s): S. Yamanaka, S. Ishii, and H. Takenaka
  • Organizer: 21st Coherent Laser Radar Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 衛星搭載ドップラー風ライダーによる全球風観測の実現性検討 (2022)
  • Author(s): 石井昌憲, 山中沙羅, 竹中秀樹, 岡本幸三, 岡部いづみ, 石橋俊之, 久保田拓志, 宮本佳明, 松本紋子
  • Organizer: 第40回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] 次世代衛星搭載コヒーレントライダーのためのシミュレータ開発 (2022)
  • Author(s): 山中沙羅, 石井昌憲, 竹中秀樹
  • Organizer: 第40回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] Aeolus衛星の視線風速データ同化による数値予測への寄与 (2022)
  • Author(s): 岡部いづみ, 岡本幸三, 石橋俊之, 石井昌憲, 山中沙羅
  • Organizer: 第40回レーザセンシングシンポジウム
• [Presentation] ドップラー風ライダー：象予測精度向上のための全球風観測ミッション (2022)
  • Author(s): 石井昌憲, 岡本幸三, 岡本創, 木村俊義, 久保田拓志, 今村俊介, 境澤大亮, 藤平耕一, 松本紋子, 関山剛, 西澤智明, 竹見哲也, 宮本佳明, 佐藤篤, 沖理子, 佐藤正樹, 岩崎俊樹
  • Organizer: 地球観測ワークショップ