2015 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of flow and water quality simulation using data assimilation and development of parameter optimization method in water quality model
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25709042
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
入江 政安 大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00379116)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 4次元変分法 / データ同化 / 水質モデル / 大阪湾 / 沿岸域 / ROMS |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度より実施している水質項目の直接同化について，引き続き検討を進めた．データ同化手法の中でも最も高度な手法のひとつである4次元変分法によるデータ同化は，時間を逆方向に進むサブモデル（アジョイントモデル）の開発が必要となり，多くの労力が必要となる．そこで，前年度はシンプルで，比較的適用が容易なNPZDモデルを採用して，同化の効果を検証していた．本年度はより高度な水質モデルを採用して4次元変分データ同化を行うべく，サブモデルの構築を進めた．
一方で，同じく高度なデータ同化手法としてアンサンブルカルマンフィルタ（EnKF）法がある．本研究では，単純にデータ同化による流動水質シミュレーションの再現性向上をねらうだけでなく，モデルパラメータの修正を図り，モデルそのものの向上を目指している．この観点から，同じく高度な同化モデルでも，導入・適用が容易なEnKF法の適用を，海外研究協力者の協力により，始めた．
さらに，パラメータ修正については，その修正が「正しく」修正されているのかの疑念が常につきまとうこととなる．そこで，データ同化を用いないパラメータ修正法として多項式カオス展開を利用し，計算時間が短い底質モデル，および，上記流動水質モデルへの適用を行った．底泥内の間隙水中アンモニア態窒素濃度の再現性が向上し，また，再現性向上のためのパラメタリゼーションに成功した．流動水質モデルへの利用においても，春季のブルームの再現性向上など，一定の成果を得た．
以上のようなデータ同化には高頻度に観測されるクロロフィル濃度あるいは溶存酸素濃度を同化対象としたが，窒素・リン循環を考える場合，窒素・リン濃度の同化が必要となる．しかし，そのようなデータを高頻度で取得する既存調査・調査計画は外部機関を含めてないため，水中型分光光度計を導入し，精度検証と実海域での無機態窒素・リン濃度の高頻度観測を実施した．
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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
平成27年度においては，12月に発生した水中型分光光度計のデータ収録不調と不測の動作停止により，修理が必要となったため，繰越を実施した．平成28年度（最終年度）において，当初計画していた調査を実施し，合わせて平成28年度の研究計画も実施してところ，本研究申請時に想定していた研究の目標を概ね達成した．
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| Strategy for Future Research Activity |
平成27年度においては，繰越を実施し，本報告は平成28年度（最終年度）後の報告となっており，研究期間は終了している．本研究では申請時の目標を概ね達成しており，今後は研究成果の発信に努めて行く予定である．
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| Causes of Carryover |
現地調査に用いる予定であった水中型分光光度計の不調と修理により，予定していた現地調査が次年度に持ち越しとなった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現時点（本報告書提出時点）では全ての研究計画が終了しており，次年度使用額と28年度研究費を合わせて，現地調査を実施し，研究成果報告等を無事，実施したところである．
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