全球雲解像気候モデリングへの挑戦

• 研究領域: ＤＮＡ気候学への挑戦
• 研究課題/領域番号: 20H05728
• 研究種目: 学術変革領域研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 学術変革領域研究区分(Ⅱ)
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 小玉 知央 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 副主任研究員 (90598939)
• 研究分担者: 山田 洋平 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 特任研究員 (40637352) ; 中野 満寿男 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(環境変動予測研究センター), 副主任研究員 (40713954)
• 研究期間 (年度): 2020-10-02 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 50,960千円 (直接経費: 39,200千円、間接経費: 11,760千円); 2022年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2021年度: 16,510千円 (直接経費: 12,700千円、間接経費: 3,810千円); 2020年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
• キーワード: 全球雲解像モデル / 大気海洋結合モデル / 気候シミュレーション

研究開始時の研究の概要

全球非静力学モデルを用い、全球雲解像気候実験の先駆けとなる10kmメッシュ以下での10年積分という世界初の気候実験を実施する。再現性の調査、既存モデルとの比較、感度実験、および大気海洋結合テスト実験により全球雲解像気候モデル実現に向けた課題を世界に先駆けて特定し、その解決に挑戦する。これにより、気候システムにおける雲・気候の相互作用の理解と予測に革新をもたらす全球雲解像気候モデルを獲得する。

研究成果の概要

全球非静力学モデルNICAMを用いて乱流スキーム、鉛直層数および雲微物理スキームに関する感度実験を実施し、降水分布や東西平均気温などの平均場、および熱帯季節内振動などの擾乱場、双方ともに再現性の良いモデル標準設定を得ることに成功した。これを用いて3.5kmメッシュ全球10年気候シミュレーションを実現し、熱帯擾乱や梅雨前線など良好な再現性を実証した。また、季節内スケールの熱帯大気海洋結合過程を評価する新しい手法を提案し、大気海洋結合モデルNICOCOを用いたテスト気候実験の結果に適用して観測との差異を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

これまで全球雲解像モデルは目的に応じてモデル設定を使い分ける必要があったが、本研究によって再現性のバランスが良い統一的なモデル標準設定を得ることができた。雲・気候の相互作用の統一的な理解を得るための重要な進展であるとともに、気候モデルとしての全球雲解像モデルの信頼性を高めることにつながる。将来的には全球雲解像渦解像モデルを用いた長期気候シミュレーションの実現により、雲・気候感度や極端現象、地域気候の将来予測が質的に向上し、地球温暖化適応策に資する予測データの創出が期待できる。

研究成果

• [雑誌論文] Parallelized Remapping Algorithms for km-scale Global Weather and Climate Simulations with Icosahedral Grid System (2024)
  • 著者名/発表者名: Kodama Chihiro、Yashiro Hisashi、Arakawa Takashi、Takasuka Daisuke、Matsugishi Shuhei、Tomita Hirofumi
  • 雑誌名: In Proceedings of the International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPCAsia 2024) 巻: - ページ: 35-46
  • DOI: 10.1145/3635035.3635040
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] How Can We Improve the Seamless Representation of Climatological Statistics and Weather Toward Reliable Global K‐Scale Climate Simulations? (2024)
  • 著者名/発表者名: Takasuka Daisuke、Kodama Chihiro、Suematsu Tamaki、Ohno Tomoki、Yamada Yohei、Seiki Tatsuya、Yashiro Hisashi、Nakano Masuo、Miura Hiroaki、Noda Akira T.、Nasuno Tomoe、Miyakawa Tomoki、Masunaga Ryusuke
  • 雑誌名: Journal of Advances in Modeling Earth Systems 巻: 16 号: 2
  • DOI: 10.1029/2023ms003701
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanism of a meteorological tsunami reaching the Japanese coast caused by Lamb and Pekeris waves generated by the 2022 Tonga eruption (2023)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Tatsuo、Nakano Masuo、Watanabe Shingo、Tatebe Hiroaki、Takano Yuki
  • 雑誌名: Ocean Modelling 巻: 181 ページ: 102153-102153
  • DOI: 10.1016/j.ocemod.2022.102153
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 全球非静力学モデルNICAMを用いた101メンバーアンサンブル予報実験による2019年台風第10号（Krosa）進路予報の不確実性の要因解析 (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masuo、Chen Ying-Wen、Satoh Masaki
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 101 号: 3 ページ: 191-207
  • DOI: 10.2151/jmsj.2023-013
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Climate of High-obliquity Exoterrestrial Planets with a Three-dimensional Cloud System Resolving Climate Model (2022)
  • 著者名/発表者名: Kodama Takanori、Takasuka Daisuke、Sherriff-Tadano Sam、Kuroda Takeshi、Miyakawa Tomoki、Abe-Ouchi Ayako、Satoh Masaki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 940 号: 1 ページ: 87-87
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac98ae
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] First Detection of the Pekeris Internal Global Atmospheric Resonance: Evidence from the 2022 Tonga Eruption and from Global Reanalysis Data (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shingo、Hamilton Kevin、Sakazaki Takatoshi、Nakano Masuo
  • 雑誌名: Journal of the Atmospheric Sciences 巻: 79 号: 11 ページ: 3027-3043
  • DOI: 10.1175/jas-d-22-0078.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mesoscale Convective Systems Simulated by a High‐Resolution Global Nonhydrostatic Model Over the United States and China (2022)
  • 著者名/発表者名: Na Ying、Fu Qiang、Leung L. Ruby、Kodama Chihiro、Lu Riyu
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 127 号: 7
  • DOI: 10.1029/2021jd035916
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Nonhydrostatic ICosahedral Atmospheric Model for CMIP6 HighResMIP simulations (NICAM16-S): experimental design, model description, and impacts of model updates. (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama, C., Ohno, T., Seiki, T., Yashiro, H., Noda, A. T., Nakano, M., Yamada, Y., Roh, W., Satoh, M., Nitta, T., Goto, D., Miura, H., Nasuno, T., Miyakawa, T., Chen, Y.-W., and Sugi, M.
  • 雑誌名: Geosci. Model Dev. 巻: 14 号: 2 ページ: 795-820
  • DOI: 10.5194/gmd-14-795-2021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MJO Initiation Triggered by Amplification of Upper‐Tropospheric Dry Mixed Rossby‐Gravity Waves (2021)
  • 著者名/発表者名: Takasuka Daisuke、Kohyama Tsubasa、Miura Hiroaki、Suematsu Tamaki
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 号: 20 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1029/2021gl094239
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Parallelized remapping algorithms for km-scale global weather and climate simulations with icosahedral grid system (2024)
  • 著者名/発表者名: Kodama Chihiro、Yashiro Hisashi、Arakawa Takashi、Takasuka Daisuke、Matsugishi Shuhei、Tomita Hirofumi
  • 学会等名: International Conference on High Performance Computing in Asia-Pacific Region (HPCAsia 2024)
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluating the relationship between tropical cyclone genesis frequency and environmental conditions by using a large ensemble simulation with 14-km mesh NICAM (2024)
  • 著者名/発表者名: Yamada Yohei、Nakano Masuo、Miyakawa Tomoki、Kodama Chihiro、Takasuka Daisuke、Nasuno Tomoe、Yamazaki Akira、Yashiro Hisashi、Sugi Masato、Satoh Masaki
  • 学会等名: The New York Meeting on Tropical Cyclones and Global Storm-Resolving Analysis
  • 国際学会
• [学会発表] Global cloud-resolving simulations with NICAM on the supercomputer Fugaku (2023)
  • 著者名/発表者名: Kodama Chihiro、Yashiro Hisashi、Suematsu Tamaki、Takasuka Daisuke、Takano Yuki、Yamada Yohei、Masunaga Ryusuke、Matsugishi Shuhei、Arakawa Takashi、Seiki Tatsuya、Nakano Masuo、Miura Hiroaki、Satoh Masaki、Ohno Tomoki、Noda T. Akira、Roh Woosub、Nasuno Tomoe、Miyakawa Tomoki
  • 学会等名: SIAM Conference on Computational Science and Engineering (CSE23)
  • 国際学会
• [学会発表] Global cloud-resolving simulations with NICAM on the supercomputer Fugaku (2023)
  • 著者名/発表者名: Kodama Chihiro、Yashiro Hisashi、Suematsu Tamaki、Takasuka Daisuke、Takano Yuki、Masunaga Ryusuke、Yamada Yohei、Matsugishi Shuhei、Arakawa Takashi、Nakano Masuo、Miura Hiroaki、Seiki Tatsuya、Noda T. Akira、Satoh Masaki、Ohno Tomoki、Nasuno Tomoe、Miyakawa Tomoki
  • 学会等名: AOGS2023
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluating the relationship between tropical cyclone genesis frequency and environmental conditions by using a NICAM large ensemble simulation (2023)
  • 著者名/発表者名: Yamada Yohei、Nakano Masuo、Miyakawa Tomoki、Kodama Chihiro、Takasuka Daisuke、Nasuno Tomoe、Yamazaki Akira、Yashiro Hisashi、Sugi Masato、Satoh Masaki
  • 学会等名: AOGS2023
  • 国際学会
• [学会発表] Towards seasonal TC forecasting using NICOCO (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masuo
  • 学会等名: ICCP-GSRA Workshop 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 2022年1月15日のフンガトンガ・フンガハアパイ火山噴火で励起された気圧波動伝搬の全球数値シミュレーション (2023)
  • 著者名/発表者名: 中野満寿男、大塚成徳、渡辺真吾
  • 学会等名: JpGU Meeting 2023
• [学会発表] Analysis of the Factors that Led to Uncertainty of Track Forecast of Typhoon Krosa (2019) by 101-Member Ensemble Forecast Experiments Using NICAM (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masuo、Chen Ying-Wen、Satoh Masaki
  • 学会等名: The 6th International Workshop on Nonhydrostatic Models (NHM-WS 2023)
  • 国際学会
• [学会発表] NICOCOを用いた台風季節予測実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中野満寿男、山田洋平、升永竜介、高野雄記、高須賀大輔、小玉知央、那須野智江、山崎哲
  • 学会等名: 日本気象学会2023年度秋季大会
• [学会発表] Typhoon seasonal forecasting by a high-resolution coupled GCM (NICOCO) (2023)
  • 著者名/発表者名: Nakano Masuo、Yamada Yohei、Masunaga Ryusuke、Takano Yuki、Takasuka Daisuke、Kodama Chihiro、Nasuno Tomoe、Yamazaki Akira
  • 学会等名: 1st IWTRC
  • 国際学会
• [学会発表] NICOCOを用いた台風季節予測実験 (2023)
  • 著者名/発表者名: 中野満寿男、山田洋平、升永竜介、高野雄記、高須賀大輔、小玉知央、那須野智江、山崎哲
  • 学会等名: 異常気象研究会2023
• [学会発表] トンガ噴火を想定した気象津波の全球数値実験 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中野満寿男、鈴木立郎、渡辺真吾、鈴木雄治郎
  • 学会等名: JpGU Meeting 2022
  • 招待講演
• [学会発表] What determines the timing of MJO propagation into the western Pacific? (2022)
  • 著者名/発表者名: Takasuka Daisuke、Suematsu Tamaki、Miura Hiroaki
  • 学会等名: JpGU Meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Progress and Challenges on High-Resolution Atmospheric Modeling with NICAM (2022)
  • 著者名/発表者名: Takasuka Daisuke、Kodama Chihiro、Suematsu Tamaki、Takano Yuki、Seiki Tatsuya、Ohno Tomoki、Yashiro Hisashi、Miura Hiroaki、Noda T. Akira、Yamada Yohei、Nakano Masuo、Nasuno Tomoe、Miyakawa Tomoki、Masunaga Ryusuke
  • 学会等名: Modelling the Climate System at Ultra-High-Resolution workshop (WCRP/ESMO activity)
  • 国際学会
• [学会発表] Recent Progress and Challenges on Global sub-5km mesh Model Experiments from the Sub-seasonal to Climate Scales (2022)
  • 著者名/発表者名: Takasuka Daisuke、Miyakawa Tomoki、Kodama Chihiro、Suematsu Tamaki、Takano Yuki、Seiki Tatsuya、Ohno Tomoki、Yashiro Hisashi、Miura Hiroaki、Noda T. Akira、Yamada Yohei、Nakano Masuo、Nasuno Tomoe、Masunaga Ryusuke
  • 学会等名: 6th WGNE workshop on systematic errors in weather and climate models
  • 国際学会
• [学会発表] MJOの西太平洋への伝播プロセスは決定論的か？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 高須賀大輔、末松環、三浦裕亮
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 大アンサンブル実験を用いた台風発生ポテンシャルの評価 (2022)
  • 著者名/発表者名: 山田洋平、宮川知己、中野満寿男、小玉知央、高須賀大輔、山崎哲、八代尚、那須野智江、杉正人、佐藤正樹
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 高解像度大気海洋結合モデルNICOCOでのENSOの再現性 (2022)
  • 著者名/発表者名: 高野雄紀、小玉知央、中野満寿男、三浦裕亮
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] Is the Process of MJO Propagation into the Western Pacific Deterministic? (2022)
  • 著者名/発表者名: Takasuka Daisuke、Suematsu Tamaki、Miura Hiroaki
  • 学会等名: AGU fall meeting 2022
  • 国際学会
• [学会発表] First detection of the Pekeris internal global atmospheric resonance: Evidence from the 2022 Tonga eruption and from global reanalysis data (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shingo、Hamilton Kevin、Sakazaki Takatoshi、Nakano Masuo
  • 学会等名: JpGU2022
• [学会発表] First detection of the Pekeris internal global atmospheric resonance: Evidence from the 2022 Tonga eruption and from global reanalysis data (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shingo、Hamilton Kevin、Sakazaki Takatoshi、Nakano Masuo
  • 学会等名: 7th SPARC General Assembly
  • 国際学会
• [学会発表] 全球非静力学モデルで再現された圧力波動伝搬 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中野満寿男、渡辺真吾
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] トンガの火山噴火により発生したラム波とペケリス波による気象津波の増幅メカニズムについて (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木立郎、中野満寿男、渡辺真吾、建部洋晶
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 2022年トンガ火山噴火と全球再解析データから地球大気の内部共鳴振動「Pekerisモード」を初めて検出 (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shingo、Hamilton Kevin、Sakazaki Takatoshi、Nakano Masuo
  • 学会等名: 日本気象学会2022年度秋季大会
• [学会発表] 2022年1月15日のトンガの火山噴火により発生した気象津波の増幅メカニズムについて (2022)
  • 著者名/発表者名: 鈴木立郎、中野満寿男、渡辺真吾、建部洋晶
  • 学会等名: 日本海洋学会2022年度秋季大会
• [学会発表] Observations Following the 2022 Hunga Tonga Eruption Reveal a Long Sought-after Global Resonance of the Atmosphere (2022)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Shingo、Hamilton Kevin、Sakazaki Takatoshi、Nakano Masuo
  • 学会等名: AOGS2022
  • 国際学会
• [学会発表] MJO Initiation Triggered by Amplification of Upper-tropospheric Dry Mixed Rossby-gravity Waves (2022)
  • 著者名/発表者名: Takasuka, D., T. Kohyama, H. Miura, T. Suematsu
  • 学会等名: AMS2022
  • 国際学会
• [学会発表] Improvement of NICAM toward the achievement of global cloud-resolving climate simulations (2022)
  • 著者名/発表者名: Takasuka, D., C. Kodama, T. Suematsu, T. Seiki, T. Ohno, H. Yashiro, H. Miura, A. T. Noda, Y. Yamada, M. Nakano, T. Nasuno, T. Miyakawa
  • 学会等名: 3rd PAN-GASS meeting understanding and moreling atmospheric processes
  • 国際学会
• [学会発表] HighResMIP climate simulations with NICAM and beyond on supercomputer Fugaku (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama, C., Y. Yamada, T. Ohno, T. Seiki, H. Yashiro, A. T. Noda, M. Nakano, W. Roh, M. Satoh, T. Nitta, D. Goto, H. Miura, T. Nasuno, T. Miyakawa, Y.-W. Chen, and M. Sugi
  • 学会等名: EGU General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] HighResMIP climate simulations with NICAM and beyond on supercomputer Fugaku (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama, C., Y. Yamada, T. Ohno, T. Seiki, H. Yashiro, A. T. Noda, M. Nakano, W. Roh, M. Satoh, T. Nitta, D. Goto, H. Miura, T. Nasuno, T. Miyakawa, Y.-W. Chen, M. Sugi
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Spatio-temporal representation of the Amazonian mesoscale convective systems by the Non-hydrostatic Icosahedral Atmospheric Model (NICAM) (2021)
  • 著者名/発表者名: Rehbein, A., T. Ambrizzi, M. Satoh, and C. Kodama
  • 学会等名: CPM2021
  • 国際学会
• [学会発表] Overview of NICAM activity on the supercomputer Fugaku (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama, C., H. Yashiro, M. Nakano, T. Suematsu, D. Takasuka, Y. Takano, R. Masunaga, Y. Yamada, T. Arakawa, H. Miura, T. Nasuno, T. Seiki, W. Roh, A. T Noda, T. Ohno, T. Miyakawa and M. Satoh
  • 学会等名: AGU2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Mesoscale Convective Systems Simulated by a High-Resolution Global Nonhydrostatic Model over the United States and China (2021)
  • 著者名/発表者名: Na, Y., Q. Fu, L. Ruby, and C. Kodama
  • 学会等名: AGU2021
  • 国際学会
• [学会発表] 全球雲解像気候実験に向けたNICAMの標準設定の見直しと改良 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高須賀大輔, 小玉知央, 末松環, 清木達也, 大野知紀, 八代尚, 三浦裕亮, 野田暁, 山田洋平, 中野満寿男, 那須野智江, 宮川知己
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [学会発表] 対流圏上層の混合ロスビー重力波が励起するMJO発生機構 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高須賀大輔, 神山翼, 三浦裕亮, 末松環
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [学会発表] Improvement of NICAM toward the achievement of global cloud-resolving climate simulations (2021)
  • 著者名/発表者名: Takasuka, D., C. Kodama, T. Suematsu, T. Seiki, T. Ohno, H. Yashiro, H. Miura, A. T. Noda, Y. Yamada, M. Nakano, T. Nasuno, T. Miyakawa
  • 学会等名: AGU2021
  • 国際学会
• [学会発表] MJO Initiation Triggered by Amplification of Upper-tropospheric Dry Mixed Rossby-gravity Waves (2021)
  • 著者名/発表者名: Takasuka, D., T. Kohyama, H. Miura, T. Suematsu
  • 学会等名: AGU2021
  • 国際学会
• [学会発表] NICOCOによる高解像度気候計算に向けた基礎調査 (2021)
  • 著者名/発表者名: 高野雄紀, 小玉知央, 中野満寿男, 三浦裕亮
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [学会発表] Evaluating performances of one-year simulation by using 3.5 km mesh global nonhydrostatic model (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Y., C. Kodama, A. T. Noda, M. Satoh, M. Nakano, T. Miyakawa, H. Yashiro, T. Nasuno
  • 学会等名: EGU General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Challenge to a global cloud-resolving climate simulation with NICAM (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodama, C., H. Yashiro, M. Nakano, T. Suematsu, D. Takasuka, Y. Takano, R. Masunaga, Y. Yamada, T. Arakawa, H. Miura, T. Nasuno, T. Seiki, W. Roh, A. T. Noda, T. Ohno, T. Miyakawa, and M. Satoh
  • 学会等名: CPM2021
  • 国際学会 / 招待講演
• [図書] 図説 日本の風 ―人々の暮らしと関わる50の風― (2022)
  • 著者名/発表者名: 真木 太一
  • 総ページ数: 192
  • 出版者: 朝倉書店
  • ISBN: 9784254161335
• [備考] DNA気候学 成果
  • URL: https://dna-climate.org/publications/
• [備考] DNA気候学 成果
  • URL: https://dna-climate.org/publications/