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季節予測シグナルとノイズの境界領域の制御プロセスの理解と予測の改善

研究課題

研究課題/領域番号 20K04074
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
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

土井 威志  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 主任研究員 (80638768)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2025-03-31
研究課題ステータス 完了 (2024年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード季節予測 / インド洋ダイポールモード / エルニーニョ / 干ばつ / 洪水 / 熱帯低気圧の存在頻度 / 熱帯低気圧の活動度 / 多アンサンブルシミューレーション / 多アンサンブルシミュレーション / アンサンブル位相空間での共変動 / 東アフリカ干ばつ / パキスタン洪水 / 熱帯低気圧の存在頻度予測 / シグナル / ノイズ / アンサンブル共変動解析 / 日本の月平均気温偏差の1ヶ月予測精度 / シグナルとノイズの比 / アンサンブル位相空間での共変動解析 / 東アフリカの短い雨季の季節予測 / 多アンサンブル / アンサンブル間相関解析 / シグナルノイズ比 / アンサンブル間の共変動 / インド洋ダイポールモード現象 / 暖冬 / 多数アンサンブル予測 / 季節予測可能なシグナル成分 / 予測不可能なノイズ成分 / 準予測シグナル
研究開始時の研究の概要

中緯度域の季節予測研究の問題は、季節予測が可能なシグナル成分に対して、大気の内部変動に起因するノイズ成分の比率が大きく、予測シグナルとノイズの境界領域の制御プロセスの理解が不十分であることだと考えている。例えば、予測アンサンブルメンバー間のバラツキはノイズとして処理されてきた。しかし、それは、単にランダムにバラついているのではなく、物理的構造を持ち、且つ海表面水温の状況に依存するような成分(準予測シグナルと呼称する)が隠れていないだろうか?それらを発見し、制御プロセスを理解し、新しい知見をシミュレーションシステムに反映させることで、中緯度の季節予測の精度を向上させる。

研究成果の概要

世界の季節予測システムのほとんどが数10程度のアンサンブルメンバー(僅かに異なる条件の下で同じ予測計算を繰り返した、それぞれの結果)で予測を実施しているのに対し、108に達する大規模アンサンブルメンバー数で季節予測シミュレーションを実施し、特にノイズが大きい降水量の季節予測について、予測成功の要因を見出した。東アフリカの干ばつにには負のインド洋ダイポールモード現象、パキスタン洪水にはアラビア海北岸域の水温、沖縄付近の熱帯低気圧の存在頻度には、インド洋ダイポールモード現象の予測がそれぞれ鍵となることを見出した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

社会経済に甚大な被害を与える極端な気候、すなわち、東アフリカの干ばつ、パキスタンの洪水、沖縄周辺の熱帯低気圧の存在頻度について、季節予測可能性を見出し、予測成否の鍵を握る現象の理解を進めた。これらの発生リスクを数ヶ月前から予測できれば、損害保険、農業、観光業などさまざまな産業の危機管理に応用できる。

報告書

(6件)
  • 2024 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2023 実施状況報告書
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2025 2024 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 4件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 10件、 招待講演 2件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] 南京信息工程大学(中国)

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Seasonal predictability of tropical cyclone frequency over the western North Pacific by a large-ensemble climate model2025

    • 著者名/発表者名
      Doi Takeshi、Inoue Tadao、Ogata Tomomichi、Nonaka Masami
    • 雑誌名

      npj Climate and Atmospheric Science

      巻: 8 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41612-025-00995-0

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [雑誌論文] Seasonal predictability of the extreme Pakistani rainfall of 2022 possible contributions from the northern coastal Arabian Sea temperature2024

    • 著者名/発表者名
      Doi Takeshi、Behera Swadhin K.、Yamagata Toshio
    • 雑誌名

      npj Climate and Atmospheric Science

      巻: 7 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41612-023-00557-2

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Predictability of Extremely Pluvial Winters Over the Yangtze?Huai River Basin in China2023

    • 著者名/発表者名
      He Jiaying、Doi Takeshi、Behera Swadhin、Luo Jing‐Jia、Yamagata Toshio
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 128 号: 17

    • DOI

      10.1029/2023jd039039

    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Can signal-to-noise ratio indicate prediction skill? Based on skill assessment of 1-month lead prediction of monthly temperature anomaly over Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Doi Takeshi、Nonaka Masami、Behera Swadhin
    • 雑誌名

      Frontiers in Climate

      巻: 4

    • DOI

      10.3389/fclim.2022.887782

    • 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] On the Predictability of the Extreme Drought in East Africa During the Short Rains Season2022

    • 著者名/発表者名
      Doi Takeshi、Behera Swadhin K.、Yamagata Toshio
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 49 号: 22

    • DOI

      10.1029/2022gl100905

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Wintertime Impacts of the 2019 Super IOD on East Asia2020

    • 著者名/発表者名
      Doi Takeshi、Behera Swadhin K.、Yamagata Toshio
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 47 号: 18

    • DOI

      10.1029/2020gl089456

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Skill Assessment of Seasonal-to-Interannual Prediction of Sea Level Anomaly in the North Pacific Based on the SINTEX-F Climate Model2020

    • 著者名/発表者名
      Doi Takeshi、Nonaka Masami、Behera Swadhin
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 7

    • DOI

      10.3389/fmars.2020.546587

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 北西太平洋における熱帯低気圧の存在頻度の多アンサンブル季節予測2024

    • 著者名/発表者名
      土井威志, 井上忠雄, 尾形友道, 野中正見
    • 学会等名
      日本海洋学会2024年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] 北西太平洋における熱帯低気圧の存在頻度の多アンサンブル季節予測2024

    • 著者名/発表者名
      土井威志, 井上忠雄, 尾形友道, 野中正見
    • 学会等名
      日本気象学会2024年秋季大会
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [学会発表] Seasonal predictability of tropical cyclone frequency over the western North Pacific by a large-ensemble climate model2024

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Tadao Ando, Tomomichi Ogata, Masami Nonaka
    • 学会等名
      he 4th Asian Conference on Meteorology (ACM) 2024
    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the predictability of the extreme drought in East Africa during the short rains season2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin K. Behera, and Toshio Yamagata
    • 学会等名
      the 28th IUGG General Assembly in Berlin
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] On the Predictability of the Extreme Drought in East Africa During the Short Rains Season2023

    • 著者名/発表者名
      Takeshi DOI,Swadhin BEHERA,Toshio YAMAGATA,
    • 学会等名
      the 20th Annual Meeting of the Asia Oceania Geosciences Society (AOGS2023)
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2022年に発生したパキスタンの極端な大雨の季節予測可能性とアラビア海北岸域の海表面水温の影響について2023

    • 著者名/発表者名
      土井威志, Swadhin K. Behera, 山形俊男
    • 学会等名
      日本気象学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] 季節予測アウトプットの社会応用可能性2023

    • 著者名/発表者名
      土井威志, 野中正見, Swadhin K. Behera
    • 学会等名
      日本気象学会2023年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実施状況報告書
  • [学会発表] シグナルノイズ比は季節予測精度を暗に示すのか?-日本周辺における1ヶ月先の気温予測の精度調査 より-2022

    • 著者名/発表者名
      土井 威志・野中 正見・Swadhin Behera
    • 学会等名
      日本気象学会2022年春季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] On the predictability of the extreme drought in East Africa2022

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin K. Behera, and Toshio Yamagata
    • 学会等名
      JpGU2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] 2021年に発生した東アフリカの極端な干ばつの季節予測可能性と負のインド洋ダイポールモードの影 響についてーSINTEX-F季節予測シミュレーションの結果よりー2022

    • 著者名/発表者名
      土井 威志・Swadhin Behera,山形 俊男
    • 学会等名
      日本海洋学会2022年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] On the Predictability of the Extreme Drought in East Africa2022

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin Behera, Toshio Yamagata
    • 学会等名
      AOGS2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wintertime impacts of the 2019 super IOD on East Asira2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin Behera, Toshio Yamagata
    • 学会等名
      JpGU2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Prediction of 2019 positive Indian Ocean Dipole2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin Behera, Toshio Yamagata
    • 学会等名
      NUIST-JAMSTEC Joint Workshop on Climate Variations and Prediction --in Celebration of 61th Anniversary of NUIST
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wintertime impacts of the 2019 super IOD on East Asia2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin K. Behera, Toshio Yamagata
    • 学会等名
      AOGS2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Wintertime impacts of the 2019 super IOD on East Asia2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin K. Behera, and Toshio Yamagata
    • 学会等名
      WCRP Workshop on Extremes in Climate Prediction Ensembles(ExCPEns)
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] SINTEX-F季節予測システムでみた日本の2ヶ月先の月平均気温の予測可能性2021

    • 著者名/発表者名
      土井威志
    • 学会等名
      異常気象研究会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 2021年に発生した東アフリカの極端な干ばつの季節予測可能性と負のインド洋ダイポールモードの影 響について~SINTEX-F季節予測シミュレーションの結果より~2021

    • 著者名/発表者名
      土井威志
    • 学会等名
      長期予報研究連絡会2021
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] SINTEX-F seasonal prediction system and its application ~A brief review of my recent activities~2021

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi
    • 学会等名
      THA 2022 International Conference on Moving Towards Sustainable Water and Climate Change Management After COVID-19
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2019 年に発生した極端に強いインド洋ダイポールモード現象-その予測可能性とエルニーニョモドキ 現象との関係-2020

    • 著者名/発表者名
      土井 威志・Swadhin Behera・山形 俊男
    • 学会等名
      気象学会2020年度春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Predictability of the super IOD event in 2019 and its link with El Nino Modoki2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin Behera, Toshio Yamagata
    • 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] 2019-2020年の記録的な暖冬を、数ヶ月前から予測する鍵は、スーパーインド洋ダイポールモード現象2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin Behera, Toshio Yamagata
    • 学会等名
      海洋学会2020年秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Wintertime impacts of the 2019 super IOD on East Asia2020

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Doi, Swadhin Behera, Toshio Yamagata
    • 学会等名
      AGU Fall 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] 2019-2020年の記録的な暖冬を、数ヶ月前から予測する鍵は、 スーパーインド洋ダイポールモード現象2020

    • 著者名/発表者名
      土井 威志・Swadhin Behera・山形俊男
    • 学会等名
      異常気象研究会2020
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [備考] 沖縄・台湾付近で、夏に熱帯低気圧が増えるかを数ヶ月前から予測可能に!

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20250403/

    • 関連する報告書
      2024 実績報告書
  • [備考] SINTEX-F季節予測システム

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/aplinfo/sintexf/seasonal/outlook.html

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [備考] 東アフリカの極端な干ばつを数ヶ月前から予測可能に! ―負のインド洋ダイポールモード現象の予測が鍵―

    • URL

      https://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20221122/

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2026-01-16  

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