北極大気の予測精度向上に関する研究

Research Project

Project/Area Number	19K23454
Research Category	Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	0204:Astronomy, earth and planetary science, and related fields
Research Institution	University of Tsukuba
Principal Investigator	山上晃央筑波大学, 計算科学研究センター, 研究員 (30850135)
Project Period (FY)	2019-08-30 – 2021-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help	¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000) Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	北極大気 / 予測可能性 / アンサンブル予報
Outline of Research at the Start	近年の海氷減少に伴う、北極海航路や北極資源の利用などによって、北極域における正確な気象予測の社会的要請が高まっている。本研究では、世界各国の現業気象機関が日々行っているアンサンブル予報データ（TIGGE、S2Sデータ）を用いて、北極大気の予測可能性に影響をもたらす要因の解析を行い、北極大気の予測精度を向上させるために必要なプロセスについての手がかりを得ることを目的とする。その結果、北極域での大気-海洋-海氷相互作用についての理解を進めるとともに、北極域での人間活動をより安全に行えるようにすることを目指す。
Outline of Annual Research Achievements	本研究は、世界各国の現業気象機関が日々行っているアンサンブル予報データを用いて、北極大気の予測可能性に影響をもたらす要因の解析を行い、北極大気の予測精度を向上させるために必要なプロセスについての手がかりを得ることを目的としている。 1年目の目標として、北極域での急激な予測精度の急低下事例について、中期アンサンブル予報（予報時間が3日から2週間まで）であるTIGGEデータを用いて解析を行なってきた。北極域での予測精度急低下事例については先行研究がないため、基準の選定を行わなければならなかった。当初は中緯度の基準をそのまま北極域へ適用する予定だったが、平均的に北極域は中緯度よりも予測精度が低いため、そのまま適用した場合は抽出される事例数が多くなった。これを回避するために、TIGGEデータが提供されている期間である2007年から2019年のデータを用いて6日予報の予測精度（アノマリー相関と根自乗平均誤差）を計算し、各季節での下位10%を予測精度急低下事例の基準とした。これによって、北極域に適合する予測精度急低下事例の基準を決定することができた。この基準を用いて、各年、各月の事例数の変動、事例発生時の大気大循環パターンの解析などを行なってきた。また、延長アンサンブル予報（予報時間が2週間から2ヶ月）であるS2Sデータを用いた、北極域を含む北半球の週平均場の予測精度の解析も並行して行なった。北極域での予測精度は予報3週目で大きく低下する一方、北太平洋や北米大陸上などは３週目でも予測精度が高く、予測精度に地域差があることが示された。この予測精度の高い領域は北半球の支配的なテレコネクションパターンである北太平洋-北米パターンや北大西洋振動と密接に関係していることが示された。この結果については、国際学会でポスター発表および口頭発表を行なった。また、投稿論文としてまとめている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason これまでの解析により、予測精度の急低下事例の基準の選定、事例発生時の大気大循環パターンなどが調べられた。これは研究実施計画の1年目に行う予定であった内容である。しかし、顕著現象と予測精度の急低下事例の関係については、今後も継続して解析を行なっていく必要がある。一方で、研究実施計画で2年目に行う予定であった延長アンサンブル予報を用いた予測精度の解析を並行で行なってきた。この解析の結果で学会発表も行った。また、投稿論文としてまとめている。これらのことから、全体の進捗状況としては概ね順調に進展していると考えられる。
Strategy for Future Research Activity	北極域における予測精度の急低下事例については今後も引き続き解析を行う。具体的には、季節ごとにおける急低下事例の発生要因の違い、予測精度急低下事例と北極低気圧などの顕著現象との関係、太平洋側および大西洋側の循環パターンの北極域の急低下事例への影響や、逆に北極域での急低下事例の中緯度の予測精度への影響などについての解析を進める。また、これらの解析の結果は学会発表を行うとともに投稿論文としてまとめる。また、延長予報を用いた解析についても引き続き行なっていく。現在、これまでの結果について投稿論文としてまとめている。今後は、延長予報の時間スケールにおいて、海洋や海氷を予測するモデルと結合しているものとしていないものを比較し、その影響を解析する予定である。また、成層圏や中緯度の状態と北極域での予測精度の関係についても調査する予定である。これらについても、学会発表や投稿論文として発表していく予定である。