数値予報精度改善に向けた、衛星搭載風ライダーのシミュレーションと同化に関する研究

• 研究課題/領域番号: 15K05293
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 気象・海洋物理・陸水学
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 岡本 幸三 気象庁気象研究所, 台風研究部, 室長 (40584660)
• 研究分担者: 石橋 俊之 気象庁気象研究所, 台風研究部, 主任研究官 (30585857) ; 石井 昌憲 国立研究開発法人情報通信研究機構, 電磁波研究所リモートセンシング研究室, 主任研究員 (70359107)
• 研究協力者: BARON Philippe ; 山下 浩史
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: ドップラー風ライダー(DWL) / 衛星観測 / データ同化 / 観測システムシミュレーション実験(OSSE) / エアロゾル / ドップラー風ライダー / 観測システムシミュレーシ ョン実験(OSSE) / 台風 / 観測システムシミュレーション実験（OSSE） / 衛星搭載ドップラー風ライダー / 観測システムシミュレーション実験（OSSE) / 数値予報 / 風ライダーシミュレータ / 台風進路予報

研究成果の概要

将来の衛星に搭載を検討しているドップラー風ライダー（DWL）が、数値予報精度の改善にどれくらい貢献できるか調査した。そのために、仮想的なDWL観測データの作成、DWLデータを数値予報システムに取り込む（同化する）ための処理の開発や、数値予報精度の評価手法の改良を行った。同化システムを用いた実験から、DWL観測データを新たに利用することにより数値予報精度が改善し、特に熱帯域で数値予報精度の改善が大きい（最大２％）こと、DWLを同化するための品質管理処理が重要であることなどが明らかになった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、衛星搭載DWLが数値予報精度の改善に有用であることを示した。これは先行研究でも示されてきたが、本研究では新たに、単純にDWLを同化するだけでは却って悪化する場合もあり、季節等に依存した品質特性の違いを反映させるなどして、精緻な品質管理処理や観測誤差設定を開発する必要があることを示した。また本研究で構築した疑似観測データの作成・評価手法は、DWLに限らず他の大規模観測システムにも応用が可能であり、今後の様々な観測システムの検討に有用な手段となりうる。

研究成果

• [雑誌論文] Feasibility Study for Future Space-Borne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 3: Impact Assessment Using Sensitivity Observing System Simulation Experiments (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., T. Ishibashi, S. Ishii, P. Baron, K. Gamo, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, and T. Kubota
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 96 号: 2 ページ: 179-199
  • DOI: 10.2151/jmsj.2018-024
  • NAID: 130006694324
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feasibility Study for Future Spaceborne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 2: Measurement Simulation Algorithms and Retrieval Error Characterization (2017)
  • 著者名/発表者名: Baron, P., S. Ishii, K. Okamoto, K. Gamo, K. Mizutani, C. Takahashi, T. Itabe, T. Iwasaki, T. Kubota, T. Maki, R. Oki, S. Ochiai, D. Sakaizawa, M. Satoh, Y. Satoh, T. Y. Tanaka, and M. Yasui
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 95 号: 5 ページ: 319-342
  • DOI: 10.2151/jmsj.2017-018
  • NAID: 130007346988
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feasibility Study for Future Space-Borne Coherent Doppler Wind Lidar, Part 1: Instrumental Overview for Global Wind Profile Observation (2017)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., P. Baron, M. Aoki, K. Mizutani, M. Yasui, S. Ochiai, A. Sato, Y. Satoh, T. Kubota, D. Sakaizawa, R. Oki, K. Okamoto, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. T. Sekiyama, T. Maki, K. Yamashita, T. Nishizawa, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 95 号: 5 ページ: 301-317
  • DOI: 10.2151/jmsj.2017-017
  • NAID: 130007346989
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Measurement Performance Assessment of Future Space-Borne Doppler Wind Lidar for Numerical Weather Prediction (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., K. Okamoto, P. Baron, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, K. Gamo, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, and T. Iwasaki
  • 雑誌名: SOLA 巻: 12 号: 0 ページ: 55-59
  • DOI: 10.2151/sola.2016-012
  • NAID: 130005128582
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Evaluation of potential impacts of future Japan’s space-based Doppler Wind Lidar (DWL) on polar- and tropical-orbiting satellite in Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., T. Ishibashi, S. Ishii, P. Baron, T., K. Gamo, Y. Tanaka, T. Kubota
  • 学会等名: 19th Coherent Laser Radar Conference
  • 国際学会
• [学会発表] Observing system simulation experiment (OSSE) for future space-based Doppler wind lidar of Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., T. Ishibashi, S. Ishii, P. Baron, T., K. Gamo, Y. Tanaka, T. Kubota
  • 学会等名: EUMETSAT Meteorological Satellite Conference 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 衛星データ同化／再解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 岡本幸三
  • 学会等名: 日本気象学会2018年秋季大会シンポジウム 「未来を拓く気象観測のあり方」
  • 招待講演
• [学会発表] Observing system simulation experiment (OSSE) for future space-based Doppler wind lidar in Japan. (2017)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., T. Ishibashi, S. Ishii, P. Baron, T., K. Gamo, Y. Tanaka, T. Kubota
  • 学会等名: Working Group Meeting on Space-based Lidar Winds
  • 発表場所: Newport News, USA
  • 年月日: 2017-03-21
  • 国際学会
• [学会発表] 観測システムシミュレーション実験（OSSE）を用いた未来の衛星データの数値予報への影響評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本 幸三，石橋 俊之, 石井 昌憲，Philippe Baron，田中 泰宙, 蒲生 京佳，山下浩史, 久保田 拓志, 境澤大亮, 佐藤洋平
  • 学会等名: 気象庁施設等機関研究報告会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2017-01-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 観測システムシミュレーション実験(OSSE)を用いた，衛星搭載風ライダー（DWL）のインパクト評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本幸三
  • 学会等名: 気象学会
• [学会発表] 観測システムシミュレーション実験(OSSE)を用いた、衛星搭載風ライダー（DWL）のインパクト評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡本幸三
  • 学会等名: レーザセンシングシンポジウム
• [学会発表] Preliminary results of observing system simulation experiment (OSSE) for future space-based Doppler wind lidar (2017)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K
  • 学会等名: Asia Oceania Geoscience Society
  • 国際学会
• [学会発表] 将来衛星搭載風ライダーのための観測システムシミュレーション実験 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡本 幸三, 石井 昌憲，Philippe Baron，石橋 俊之，田中 泰宙, 蒲生 京佳，久保田 拓志
  • 学会等名: 第34回レーザセンシングシンポジウム
  • 発表場所: 野沢
  • 年月日: 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Observing system simulation experiment (OSSE) for future spaceborne Doppler wind lidar in Japan. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., S. Ishii, P. Baron, K. Gamo, T. Ishibashi, T. Tanaka and T. Kubota
  • 学会等名: 13th Annual Meeting of Asia Oceania Geosciences Society
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2016-07-31
• [学会発表] Recent results from feasibility study of space-based Doppler Wind Lidar in Japan. (2016)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., S. Ishii, P. Baron, T. Ishibashi, T. Y. Tanaka, T. Kubota, R. Oki, K. Gamo
  • 学会等名: 18th Coherent Laser Radar Conference
  • 発表場所: Boulder, USA
  • 年月日: 2016-06-27
  • 国際学会
• [学会発表] ドップラー風ライダーによる大気風観測 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井昌憲,岡本幸三,佐藤洋平,久保田拓司,境澤大亮,石橋俊之,田中泰宙,関山剛,眞木貴史,山下浩史,西澤智明,佐藤篤,PhilippeBaron,青木誠,水谷耕平,落合啓,沖理子,佐藤正樹,岩崎俊樹
  • 学会等名: 超低高度衛星の利用に向けたワークショップ（第3回）
  • 発表場所: 東京都、宇宙航空研究開発機構東京事務所
  • 年月日: 2016-02-29
  • 招待講演
• [学会発表] Simulation and impact study of future spaceborne Doppler wind lidar in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, K., S. Ishii, P. Baron, T. Kubota, Y. Satoh, D. Sakaizawa, T. Ishibashi, T. Tanaka, K. Yamashita, S. Ochiai, K. Gamo, M. Yasui, R. Oki, M. Satoh, T. Iwasaki
  • 学会等名: DWL-OSSE meeting
  • 発表場所: College Park, USA
  • 年月日: 2015-12-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Feasibility study for future space-borne Doppler wind lidar (2015)
  • 著者名/発表者名: Ishii, S., K.Okamoto,T.Kubota,P.Baron,A.Sato,T.Ishibashi,T.Tanaka,T.T.Sekiyama,T.Maki,K.Yamashita,D.Sakaizawa,Y.Satoh,S.Yamawaka,K.Akahane,S.Nagano,T.Umezawa,K.Mizutani,M.Yasui,S.Ochiai,T.Nishizawa,R.Oki,M.Satoh,andT.Iwasaki
  • 学会等名: NOAA Working Group on Space-Based Lidar Winds
  • 発表場所: Miami, USA
  • 年月日: 2015-11-03
  • 国際学会
• [学会発表] 衛星搭載ドップラー風ライダーから算出される風データの現業数値予報における利用の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 山下浩史, 岡本幸三
  • 学会等名: 日本気象学会2015年秋季大会
  • 発表場所: 京都市、京都テルサ
  • 年月日: 2015-10-28
• [学会発表] 超低高度衛星搭載ドップラー風ライダーの実現性検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井昌憲,PhilippeBaron,佐藤篤,水谷耕平,落合啓,久保田拓司,佐藤洋平,境澤大亮,沖理子,岡本幸三,石橋俊之,田中泰宙,関山剛,眞木貴史,山下浩史,西澤智明,佐藤正樹,岩崎俊樹
  • 学会等名: 第59回宇宙科学技術連合講演会
  • 発表場所: 鹿児島市、かごしま県民交流センター
  • 年月日: 2015-10-09
• [学会発表] 超低高度衛星搭載ドップラー風ライダーによる風観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 石井昌憲,PhilippeBaron,水谷耕平,落合啓,境澤大亮,久保田拓司,沖理子,佐藤篤,岡本幸三,石橋俊之,田中泰宙,関山剛,眞木貴史,山下浩史,西澤智明,佐藤正樹,岩崎俊樹
  • 学会等名: 第33回レーザセンシングシンポジウム
  • 発表場所: 東京都、大田区産業プラザPIOコンベンションホール
  • 年月日: 2015-09-11
• [学会発表] 衛星搭載風ライダーを用いた気象予測の改善 (2015)
  • 著者名/発表者名: *岡本幸三, 石井昌憲, 石橋俊之, 田中泰宙, Philippe Baron, 久保田拓志, 境澤大亮, 佐藤洋平, 蒲生京佳
  • 学会等名: 次世代安心・安全ICTフォーラム 災害対策技術講演会2015
  • 発表場所: 東京都、情報通信研究機構国際会議室
  • 年月日: 2015-06-17
  • 招待講演
• [学会発表] Conceptual idea for future space-borne Doppler Wind Lidar (2015)
  • 著者名/発表者名: S.Ishii,K.Okamoto,Y.Satoh,A.Satod,P.Baron,T.Kubota,D.Sakaizawa,T.Ishibashi,T.Tanaka,T.Nisizawa,M.Yasui,K.Mizutani,S.Ochiai,S.Yamawaka,R.Oki,M.Satoh,andT.Iwasak
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 千葉市、幕張メッセ国際会議場
  • 年月日: 2015-05-17
  • 国際学会