2020 Fiscal Year Research-status Report
レーダー降雪分類と雲物理過程に基づく新積雪物理量の時空間変化推定手法の開発
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19K04978
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
中井 専人 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 雪氷防災研究部門, 総括主任研究員 (20360365)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
橋本 明弘 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (20462525)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | レーダー / 降雪 / 雲物理 / 数値気象モデル / 新積雪 / 比表面積 / SSA / 機械学習 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
・サブテーマ１（レーダー観測に基づく降雪分布特性算出アルゴリズムの開発）においては、レーダー電波の反射強度(降水強度を反映)の数10kmスケールの空間分布パターンに基づく分類について、画像解析用のハードウェアを強化するとともに、気象庁全国合成レーダーデータを用いた手作業分類データの整備及び降雪のトラッキングを行った。手作業分類は約10冬季について行われており、これまでに技術開発した数値的分類と比較できるようになった。トラッキングについては本研究の分類に使用できるプログラムをコーディングした。
・サブテーマ２（気象モデル改良による雲物理過程を反映した降雪・新積雪物理量の出力）においては、気象庁の数値気象モデルJMA-NHMの出力値を用いて、冬季季節風時の降雪粒子の特徴（落下速度・粒径の代表値）を抽出し、観測データと比較した。シミュレーション結果では、観測値に対して、降雪粒子の粒径がやや過小評価、落下速度にはあきらかな過小評価がみとめられた。また、モデルの出力値と衛星リモートセンシングシミュレータを用いて、Ka, Ku帯のレーダー反射強度因子を計算し、GPM/DPR による観測値と比較した。その結果、高度5km付近に反射強度因子の過大評価が認められた。これらの結果をもとに、モデル改良の検討を進めた。
・サブテーマ３（新積雪物理量の実測によるレーダー降雪分布特性及び気象モデルの雲物理過程と新積雪物理量との対応の検証）においては、レーダー、気象モデル、観測の比較検討を進めるため、国内会議ではあるが『降雪・積雪系オンラインワークショップ2020』を主催した。総合討論においては、観測とデータ共有の重要性、モデルからの観測者へのフィードバックなどについて議論が交わされ、本研究と他研究を比較する機会としても有用であった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
・サブテーマ１（レーダー観測に基づく降雪分布特性算出アルゴリズムの開発）については、データ整備に進捗が見られた。その一方で、アルゴリズム開発については試行錯誤にとどまっている。また、投稿中の論文の査読プロセスが長引き、次年度に持ち越しとなった。
・サブテーマ２（気象モデル改良による雲物理過程を反映した降雪・新積雪物理量の出力）について、『研究実績の概要』に記述した結果は、目的とする気象モデルの改良が問題なく進捗していることを示す。
・サブテーマ３（新積雪物理量の実測によるレーダー降雪分布特性及び気象モデルの雲物理過程と新積雪物理量との対応の検証）について、Covid-19禍対応として人の移動や施設立ち入りに制限を設けたり等実作業の煩雑さが障害となり、観測や研究交流を十分行うことができなかった。一方で、オンラインワークショップ開催はこれを一部カバーする新たな試みとして実施できた。
以上のことから、通常と異なる状況の中おおむね順調に研究を進展させたものの、アルゴリズム開発と論文受理の遅れがあるため、全体として、本研究はやや遅れていると言え、次年度におけるエフォート投入でカバーして研究を加速する方針でいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
・サブテーマ１（レーダー観測に基づく降雪分布特性算出アルゴリズムの開発）について、これまでに開発した数値的に降雪分布を分類するアルゴリズムを改良し、手作業分類と比較し、そのパフォーマンスを評価する。また、分類結果はサブテーマ２による同時刻に支配的な雲物理過程、サブテーマ３による新積雪物理量の実測値と比較し、評価する。
・サブテーマ２（気象モデル改良による雲物理過程を反映した降雪・新積雪物理量の出力）について、観測、解析結果をもとに、モデルの粒子密度・氷晶生成・雲粒捕捉・落下過程等に関わる素過程の改良を進め、降雪分布や降雪粒子特性に対するインパクトを評価する。さらに、サブテーマ１の降雪分布特性分類、サブテーマ３の実測値との比較も実施していく。
・サブテーマ３（新積雪物理量の実測によるレーダー降雪分布特性及び気象モデルの雲物理過程と新積雪物理量との対応の検証）について、SSA観測を実施するとともに、事例として整理したデータセットを作成し、サブテーマ１、２から得られる新積雪物理量推定結果との比較、評価を行う。
解析結果は容量に応じてファイルサーバー、電子媒体を用いたデータ交換を行い、電子メール、Web会議の形での検討を行う。検討を経た結果は、論文等の形で発表を行う。
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| Causes of Carryover |
投稿中の論文の査読プロセスが長引き、次年度に持ち越しとなったことが主要因である。また、Covid-19で観測及び研究打ち合わせの移動が思うようにできなかった事も理由として挙げられる。
持ち越した論文は受理最終段階にあるため、投稿料として使用する。また、SSA観測を今年度に持ち越すと共に、過去データを見直して解析事例を増やす。移動の代わりに磁気媒体を用いたデータのやりとりを行うこととし、関連データ処理に支出を振り向ける。オンライン発表が定着してきたため、発表数、投稿数を増やす。以上の点に留意しつつ計画的に使用する。
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