| 研究課題/領域番号 |
22KJ0457
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| 補助金の研究課題番号 |
21J01322 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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| 審査区分 |
小区分22040:水工学関連
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| 研究機関 | 千葉大学 |
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研究代表者 |
塩尻 大也 千葉大学, 環境リモートセンシング研究センター, 特別研究員(PD) (80974097)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2024年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | データ同化 / 陸面過程モデル / Perturbed forcing / 土壌水分 / スパースセンサ位置最適化 / 雨量計 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
水文分野において観測は重要な役割を果たす一方、観測可能な範囲は限られるため、例えば地中の水分動態などの観測で広域に渡るものは存在しない。広域の土壌水分動態は河川流量に影響を及ぼ
しうるものであり、防災・水資源確保等の観点からそのプロセスの解明は重要である。そこで本研究ではこのような課題に対し、陸面過程モデルとデータ同化を組み合わせ、観測の不足する水文量のより高精度な状態推定を行うことで対応する。そのためにも陸面データ同化手法におけるアンサンブルデータ同化手法の基礎的な研究も進める。
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| 研究実績の概要 |
陸面過程モデルSiBUCと、データ同化のアルゴリズムの１つである局所アンサンブル変換カルマンフィルタ (Local Ensemble Transform Kalman Filter; LETKF) を結合した、SiBUC-LETKFを構築した。一般に陸面データ同化システム(Land Data Assimilation System; LDAS) において、あまり用いられてこなかったアンサンブルデータ同化手法をSiBUC-LETKFでは用いている。そのためLDASにおける適切なアンサンブルデータ手法について、基礎的な調査が必要となる。調査が必要な事項として、これまで検討されてこなかったPerturbed Forcingでの摂動の大きさが挙げられる。Perturbed Forcingとは、入力気象強制力に摂動を加え、各アンサンブルメンバーにそれぞれ異なる気象強制力を入力する手法であり、LDASでのアンサンブルデータ同化の適切な動作に非常に有効である。
Perturbed Forcingの摂動の大きさの感度を調査するため、SiBUC-LETKFを用いたOSSEによる表層土壌水分量同化実験を行い、入力降水量に与える乱数の分散を変化させた。降水量には平均１の正規乱数をかけ合わせることで摂動を与える。その結果、分散が1程度の乱数を使用する場合によく同化できるという結果が得られた。これは比較的大きな摂動が必要であることを示唆し、同化する変数に多くの場合閾値が存在するLDASにおいて、極端な摂動を与える必要がある状況は望ましくない。そのためRelaxation To Prior Perturbation (RTPP) の併用を検討し、結果Perturbed Forcingの分散をRTPPによって小さくできる可能性があることを見出した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本研究中で最も重要な陸面データ同化システムの構築が予定通り完了したため、概ね順調に進展していると言える。また陸面データ同化システムでこれまであまり用いられてこなかったアンサンブルデータ同化を使用し、その適切な運用方法についての基礎的な検討も進めることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでの研究では、観測システムシミュレーション実験 (OSSE) を行ってきた。これは陸面データ同化システムの適切な運用方法を検討する目的のために、真値・観測データを人工的に作成する手法が適していたためである。今後はOSSEを継続することで、陸面データ同化についての知見の更なる深化を図るとともに、構築が完了した陸面データ同化システムを実際の観測データに使用し、様々な条件・データにおける適切なシステム運用方法についての検討を行ってゆく。
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