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対流スケールの予測可能性の理解と向上

研究課題

研究課題/領域番号 16K17807
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 気象・海洋物理・陸水学
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

大塚 成徳  国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究センター, 研究員 (40585022)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
キーワード積雲対流 / 予測可能性 / 降水ナウキャスト / フェーズドアレイ気象レーダ / 深層学習 / パターン認識 / 平成30年7月豪雨 / 3次元降水ナウキャスト / データ同化 / 気象学 / 自然現象観測・予測 / 大気現象
研究成果の概要

本研究では1) 積雲対流スケールのカオス的誤差成長の特徴、2) 積雲対流の線形時空間補外予測の有効性、3) 積雲対流の実用上の予測可能性向上に向けた手法開発、の3点について取り組んだ。その結果、30秒間隔という時間スケールでは積雲対流コアに伴う予測誤差の成長が見られることが明らかになった。フェーズドアレイ気象レーダの観測データを用いて線形時空間補外による30毎に更新する10分先までの降水予測システムを作成し、リアルタイム運用することに成功した。予測精度の評価のために、積雲対流の面積統計を算出する手法や、対流域の形状を算出して予測精度を評価する手法を開発した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

ゲリラ豪雨や線状降水帯に代表されるように、積雲対流は私たちの社会生活に大きな影響をもたらす。本研究では積雲対流がどこまで予測可能であるかという点について理解を深めた。また、降水予測の精度評価は従来の手法では問題があったが、本研究では新しい指標を提案した。これらの点で学術的な意義がある。さらに、実際に積雲対流の予測を行う新たな手法を開発し、リアルタイム運用を実現したという点で社会的意義がある。

報告書

(7件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 2016 実施状況報告書
  • 研究成果

    (49件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 3件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (38件) (うち国際学会 23件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Buenos Aires(アルゼンチン)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] IMT Atlantique(フランス)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] IMT Atlantique(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Advantage of 30-s-Updating Numerical Weather Prediction with a Phased-Array Weather Radar over Operational Nowcast for a Convective Precipitation System2022

    • 著者名/発表者名
      Takumi Honda, Arata Amemiya, Shigenori Otsuka, James Taylor, Yasumitsu Maejima, Seiya Nishizawa, Tsuyoshi Yamaura, Kenta Sueki, Hirofumi Tomita, Takemasa Miyoshi
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Reduced non-Gaussianity by 30 s rapid update in convective-scale numerical weather prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Ruiz Juan、Lien Guo-Yuan、Kondo Keiichi、Otsuka Shigenori、Miyoshi Takemasa
    • 雑誌名

      Nonlinear Processes in Geophysics

      巻: 28 号: 4 ページ: 615-626

    • DOI

      10.5194/npg-28-615-2021

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Precipitation Ensemble Data Assimilation in NWP Models2020

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi Takemasa、Kotsuki Shunji、Terasaki Koji、Otsuka Shigenori、Lien Guo-Yuan、Yashiro Hisashi、Tomita Hirofumi、Satoh Masaki、Kalnay Eugenia
    • 雑誌名

      Advances in Global Change Research

      巻: 69 ページ: 983-991

    • DOI

      10.1007/978-3-030-35798-6_25

    • ISBN
      9783030357979, 9783030357986
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] GSMaP RIKEN Nowcast: Global Precipitation Nowcasting with Data Assimilation2019

    • 著者名/発表者名
      OTSUKA Shigenori、KOTSUKI Shunji、OHHIGASHI Marimo、MIYOSHI Takemasa
    • 雑誌名

      気象集誌. 第2輯

      巻: 97 号: 6 ページ: 1099-1117

    • DOI

      10.2151/jmsj.2019-061

    • NAID

      130007759817

    • ISSN
      0026-1165, 2186-9057
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Verification of Precipitation Forecast by Pattern Recognition2019

    • 著者名/発表者名
      AWAZU Taeka、OTSUKA Shigenori、MIYOSHI Takemasa
    • 雑誌名

      気象集誌. 第2輯

      巻: 97 号: 6 ページ: 1173-1189

    • DOI

      10.2151/jmsj.2019-066

    • NAID

      130007752569

    • ISSN
      0026-1165, 2186-9057
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Global precipitation forecasts by merging extrapolation-based nowcast and numerical weather prediction with locally-optimized weights2019

    • 著者名/発表者名
      Kotsuki, S., K. Kurosawa, S. Otsuka, K. Terasaki, and T. Miyoshi
    • 雑誌名

      Weather and Forecasting

      巻: 印刷中 号: 3 ページ: 701-714

    • DOI

      10.1175/waf-d-18-0164.1

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comparing Simulated Size Distributions of Precipitation Systems at Different Model Resolution2017

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., N. J. Trilaksono, and S. Yoden
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 13 号: 0 ページ: 130-134

    • DOI

      10.2151/sola.2017-024

    • NAID

      130005781822

    • ISSN
      1349-6476
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Algorithm development for the 3D precipitation nowcasting with deep learning2022

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S. and T. Miyoshi
    • 学会等名
      The 4th R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習による3D降水ナウキャストの高精度化に向けた開発2022

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳, 三好建正
    • 学会等名
      日本気象学会2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Development of an integrated NWP-DA-AI system for 30-second-update 3D precipitation prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., Y. Maejima, P. Tandeo, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward an integrated NWP-DA-AI system for precipitation prediction2021

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., Y. Maejima, P. Tandeo, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      The 3rd R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward an integrated NWP-DA-AI system for precipitation prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., Y. Maejima, P. Tandeo, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward an integrated NWP-DA-AI system for 30-second-update precipitation prediction2020

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., Y. Maejima, P. Tandeo, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      ECMWF-ESA Workshop on Machine Learning for Earth System Observation and Prediction
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習と数値天気予報の融合による降水予測に向けて2020

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳, 前島康光, Pierre Tandeo, 三好建正
    • 学会等名
      日本気象学会2020年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Toward hybrid NWP-AI system for precipitation nowcasting2020

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., Y. Maejima, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      2nd IMT Atlantique & RIKEN Joint WS
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A deep-learning approach to three-dimensional precipitation nowcasting2020

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., M. Ohhigashi, V.-P. Huynh, P. Tandeo, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      The 2nd R-CCS International Symposium
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification of precipitation forecast by pattern recognition2020

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., T. Awazu, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      WCRP/SPARC SATIO-TCS joint workshop on Stratosphere-Troposphere Dynamical Coupling in the Tropics
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Three-dimensional precipitation nowcasting with the phased-array weather radar2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., M. Ohhigashi, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      2019 6th KNU CARE Workshop on Phase array radar and Nowcasting
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A deep-learning approach to three-dimensional precipitation nowcasting2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., M. Ohhigashi, V. P. Huynh, P. Tandeo, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      39th International Conference on Radar Meteorology
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深層学習による三次元降水ナウキャスト手法の検討2019

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳, Viet Phi Huynh, 大東真利茂, Pierre Tandeo, 三好建正
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] LSTMによる三次元降水ナウキャスト手法2019

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳・三好建正
    • 学会等名
      第11回理研・京大データ同化研究会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Three-dimensional precipitation nowcasting with the phased-array weather radar2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S.
    • 学会等名
      The 5th CREST "BigData Application" Camp for Young Researchers
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A machine-learning approach for three-dimensional precipitation nowcasting2019

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., M. Ohhigashi, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      Workshop IMT Atlantique & RIKEN
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applying data assimilation to precipitation nowcasting2018

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S. and T. Miyoshi
    • 学会等名
      AOGS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applying data assimilation to precipitation nowcasting2018

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S. and T. Miyoshi
    • 学会等名
      JpGU2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Precipitation nowcasting with Phased-Array Weather Radar: a case of July 2018 record-breaking rainfall in Western Japan2018

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., M. Ohhigashi, Y. Ishikawa, S. Satoh, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      NHM2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ナウキャストと予測可能性2018

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳
    • 学会等名
      第2回理研・気象庁データ同化研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Applying data assimilation to precipitation nowcasting2018

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳
    • 学会等名
      CREST「ビッグデータ応用」第4回若手研究者合宿
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 神戸PAWRおよびGPM/DPRで観測された平成30年7月豪雨の降水システム2018

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳
    • 学会等名
      平成30年7月豪雨に関する緊急対応研究会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] フェーズドアレイ気象レーダを用いた三次元降水ナウキャストの精度評価2018

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳・大東真利茂・三好建正・石川裕・佐藤晋介・牛尾知雄・小池佳奈
    • 学会等名
      日本気象学会2018年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] RIKEN precipitation nowcasting systems2018

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., S. Kotsuki, M. Ohhigashi, Y. Ishikawa, T. Miyoshi, S. Satoh, and T. Ushio
    • 学会等名
      The 8th AICS International Symposium
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 「ビッグデータ同化:未来の天気予報へ」2017

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳
    • 学会等名
      豊橋技術科学大学 平成28年度計算技術科学実践教育プログラム 最先端データサイエンス講座
    • 発表場所
      豊橋技術科学大学(愛知県・豊橋市)
    • 年月日
      2017-03-13
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Applying data assimilation to three-dimensional precipitation nowcasting with phased-array weather radar2017

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Otsuka, Shunji Kotsuki, and Takemasa Miyoshi
    • 学会等名
      RISDA2017
    • 発表場所
      理化学研究所計算科学研究機構(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2017-02-28
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applying data assimilation to three-dimensional precipitation nowcasting with phased-array weather radar2017

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Otsuka, Shunji Kotsuki, and Takemasa Miyoshi
    • 学会等名
      The 7th AICS International Symposium
    • 発表場所
      神戸大学統合研究拠点(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2017-02-23
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Applying data assimilation to three-dimensional precipitation nowcasting with phased-array weather radar2017

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Otsuka and Takemasa Miyoshi
    • 学会等名
      AMS 97th annual meeting
    • 発表場所
      Seattle, USA
    • 年月日
      2017-01-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] GSMaP RIKEN Nowcast (GSMaP_RNC): an overview2017

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., S. Kotsuki, and T. Miyoshi
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Comparing observed and simulated size distributions of tropical convective systems2017

    • 著者名/発表者名
      Otsuka, S., N. J. Trilaksono, and S. Yoden
    • 学会等名
      Joint SPARC Dynamics & Observations Workshop
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェーズドアレイ気象レーダを用いた三次元降水補外予測のリアルタイム運用実験2017

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳・三好建正・大東真利茂・佐藤晋介・石川裕
    • 学会等名
      日本気象学会2017年度春季大会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] ゲリラ豪雨リアルタイム予測に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳
    • 学会等名
      CREST若手研究者合宿研究会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] データ同化を適用したリアルタイム降水ナウキャストシステム2017

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳・小槻峻司・近藤圭一・大東真利茂・石川裕・三好建正・佐藤晋介・牛尾知雄
    • 学会等名
      第2回理研データ同化ワークショップ
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フェーズドアレイ気象レーダを用いた3次元降水ナウキャスト2017

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳
    • 学会等名
      AIP若手研究交流会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] フェーズドアレイ気象レーダを用いた三次元降水補外予測へのデータ同化の適用2016

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳・三好建正
    • 学会等名
      日本気象学会2016年度秋季大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県・名古屋市)
    • 年月日
      2016-10-26
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Space-time extrapolation of precipitation with data assimilation2016

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Otsuka, Shunji Kotsuki, and Takemasa Miyoshi
    • 学会等名
      ISDA2016
    • 発表場所
      Reading, UK
    • 年月日
      2016-06-20
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Convective-scale breeding experiments in WRF simulations at a 100-m resolution2016

    • 著者名/発表者名
      Shigenori Otsuka and Takemasa Miyoshi
    • 学会等名
      JpGU
    • 発表場所
      幕張メッセ(千葉県・千葉市)
    • 年月日
      2016-05-22
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] フェーズドアレイ気象レーダを用いた三次元降水補外予測の実時間実行に向けた検討2016

    • 著者名/発表者名
      大塚成徳・三好建正
    • 学会等名
      日本気象学会2016年度春季大会
    • 発表場所
      国立オリンピック記念青少年総合センター(東京都・渋谷区)
    • 年月日
      2016-05-18
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [図書] "Enhancing data assimilation of GPM observations" in "Precipitation Science"2021

    • 著者名/発表者名
      Miyoshi, T., K. Terasaki, S. Kotsuki, S. Otsuka, Y.-W. Chen, K. Kanemaru, K. Okamoto, K. Kondo, G.-Y. Lien, H. Yashiro, H. Tomita, M. Satoh, and E. Kalnay
    • 出版者
      Elsevier
    • ISBN
      9780128229378
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2023-01-30  

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