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観測情報の拡充による全球大気予測の高度化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05658
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

石橋 俊之  気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 主任研究官 (30585857)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
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: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードデータ同化 / 大気状態推定 / 数値天気予報 / 誤差共分散行列 / 観測データ / 誤差相関 / 観測誤差共分散行列 / 気象学
研究成果の概要

本研究では、全球大気状態の解析について、データ同化で重要な誤差共分散行列の高精度化によって同化可能な観測の制限を緩和し、飛躍的に多くの観測情報の同化を可能にした。これにより解析、予測精度や理論整合性が顕著に改善することを示した。観測情報の増強により変分法の随伴モデルをアンサンブル予報に置き換えた場合でも高い精度が得られることを示した。アンサンブル同化による客観推定で構築した高精度な背景誤差共分散行列をネットワーク理論に基づいて解析し、大気摂動の基本的な性質を明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

大気はカオス系であり、その状態解析や予測の高精度化や理論整合性の向上は重要な科学的知見である。高精度な大気状態解析は、大気科学の発展に不可欠なデータセットの生成を可能にし、これらの発展にも不可欠である。ネットワーク理論による大気摂動の基本構造の解明は大気科学に新しい描像を提供する。また、データ同化を利用する他分野(海洋、固体地球、地球重力圏等)に広範囲に応用可能な普遍的知見となる。大気状態の解析や予測は社会基盤情報であり、その精度や理論整合性の向上は社会的にも重要である。

報告書

(8件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 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
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Network Structure of Atmospheric Perturbations2023

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi Toshiyuki
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 151 号: 7 ページ: 1849-1861

    • DOI

      10.1175/mwr-d-22-0242.1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 大気解析のための変分法データ同化における背景誤差共分散行列の根の定式化2022

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 雑誌名

      統計数理

      巻: 70 ページ: 181-193

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of accuracy of global numerical weather prediction using refined error covariance matrices2020

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi, T.
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: - 号: 6 ページ: 2623-2643

    • DOI

      10.1175/mwr-d-19-0269.1

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adjoint-Based Observation Impact Estimation with Direct Verification Using Forward Calculation2018

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi Toshiyuki
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 146 号: 9 ページ: 2837-2858

    • DOI

      10.1175/mwr-d-18-0037.1

    • 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
  • [学会発表] 全球大気と地球表面状態等の結合同化に向けて2022

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 観測誤差共分散行列の流れ依存性2021

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] Data assimilation of lightning observation data for global numerical weather prediction2020

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 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] Observation impact study in global numerical weather prediction2020

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 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] 雷光観測の全球同化(序)2020

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 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] 数値天気予報のための全球大気解析の高精度化に関する研究,2020

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      神戸大学惑星科学研究センターセミナー
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 4次元の背景誤差共分散行列を使った4D-Varによるアンサンブル生成と決定論的解析(3)2019

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度春季大会, 2019年5月, 東京都渋谷区
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Superposition of atmospheric states using information redundancy for Numerical Weather Prediction2019

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi, T.
    • 学会等名
      JpGU meeting 2019, 2019年5月, 千葉県千葉市
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Numerical Weather Prediction Experiments using a Coupled Atmosphere-Ocean Data Assimilation System in JMA/MRI (3)2019

    • 著者名/発表者名
      Ishibashi, T.
    • 学会等名
      JpGU meeting 2019, 2019年5月, 千葉県千葉市
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 4次元の背景誤差共分散行列を使った4D-Varによるアンサンブル生成と決定論的解析(4)2019

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会, 2019年10月, 福岡県福岡市
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 全球解析に関する最近の研究から2019

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      第3回 理研・気象庁 データ同化に関する情報交換会, 2019年8月, 東京都
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 航空機データの全球数値天気予報へのインパクトについて2018

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合2018年大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 航空機データの全球数値天気予報へのインパクトについて2018

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      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] 大気海洋結合データ同化2018

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 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] 観測誤差共分散構造の診断とその利用(3)2017

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 4次元の背景誤差共分散行列を使った4D-Varによる アンサンブル生成と決定論的解析(2)2017

    • 著者名/発表者名
      石橋俊之
    • 学会等名
      日本気象学会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [備考]

    • URL

      https://www.mri-jma.go.jp/Member/obs/kiishibashitosh.html

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2025-01-30  

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