| 研究課題/領域番号 |
23K11398
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分63010:環境動態解析関連
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| 研究機関 | 気象庁気象研究所 |
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研究代表者 |
田上 雅浩 気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 研究官 (20735550)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2026年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2025年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2024年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
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| キーワード | 線状降水帯 / 水蒸気起源 / 水の安定同位体 / データ同化 / メソモデル / 領域気象モデル |
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| 研究開始時の研究の概要 |
暖湿な空気塊が大気下層に多いと、大気は不安定になり、積乱雲が生じやすくなる。そのような空気塊は熱帯海洋域で形成されるが、それがどれだけもたらされることで線状降水帯が生じるのか?線状降水帯の水蒸気起源を明らかにするため、本研究では、仮想トレーサーと観測可能な物理トレーサー(水の安定同位体)とを領域気象モデルに同時データ同化し、線状降水帯を対象とした水蒸気起源解析を行う。物理トレーサーは水循環の履歴を記録し、これをデータ同化することで、輸送経路上における水循環の再現性が向上し、水蒸気起源を表す仮想トレーサーの信頼性が増す。本研究は、水蒸気起源から線状降水帯の発生メカニズムの理解を目指すものである。
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| 研究実績の概要 |
今年度は、（１）気象庁メソモデルasucaへの仮想トレーサーの本格的な導入、（２）水同位体物理トレーサー・データ同化システムのパラメタリゼーションに取り組んだ。
まず、（１）では、気象庁メソモデルasuceの中で、水を扱う物理・力学過程に関するプロセスを特定し、それら全てに対して仮想トレーサーを導入した。これにより、モデルの中で予報される水物質と並列に循環する仮想トレーサーを導入できた。5時間程度の予報シミュレーションにおいて、水物質の予報変数と仮想トレーサーとが倍精度のレベルで一致することを確認した。また、短時間ではあるが、日本海を蒸発起源域とした水蒸気仮想シミュレーションを2022年の冬を対象にテストした。このシミュレーションにより、日本海から蒸発した水蒸気が主に日本海側に降水している様子が観察された。本格的な水蒸気仮想シミュレーションを実行できる状況まで、モデル開発を進めることができた。
次に、（２）では、LETKFを用いた他の水同位体データ同化システムを用いて、データ同化に関するパラメタリゼーションについて詳細に検討した。また、水同位体情報を追加したときに、どのような状況でインパクトが小さくなるのかをまとめた。さらに、水同位体の１点同化実験などを行い、水同位体によるデータ同化のインパクトに関する基礎的な知見を積み上げた。得られた成果は、国内外の学会、ワークショップ、研究会にて多数発表した。これら得られた成果について論文に取り込んでおり、次年度早々に投稿する計画である。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度は、１）気象庁メソモデルasucaへの物理・仮想トレーサーの導入を完了させ、2)データ同化システムの改良に取り組む予定であった。2)については、利用予定のデータ同化システムを用いて、昨年度から着実に取り組んでおり想定以上に進捗している。その一方、1)のasucaの物理・仮想トレーサーの導入については若干の遅れが生じている。これは、開発を進めていたスパコンサーバーが昨年度の途中に撤去されたためであり、それによって他のスパコンシステムへの移植作業が必要となったためである。スパコン間で利用するコンパイラが異なっていることもあり、移植作業に大きく時間を取られた。また、移植後、仮想トレーサのチェックを行っていたが、コンパイルの違いやコーディングミスによるバグがいくつか発見され、その修正にも大きく時間が取られた。これら1)と2)の進捗状況を加味し、進捗状況については「（２）おおむね順調」とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
次年度は３つの推進方策を立てた。（１）開発した仮想トレーサーモデルを用いたシミュレーション実験の実施、（２）asucaへの水同位体物理トレーサーの導入、（３）水同位体データ同化システムを用いた実観測データによるデータ同化実験の実行である。（１）については、令和6年７月２５日に山形を中心に発生した豪雨イベントなどを対象に、水蒸気仮想トレーサー実験を実施する。数時間程度の実験ならば実行できる状態にある。計算ドメインの選定や蒸発起源域の設定が完了次第、シミュレーションを実施する。（２）について、asucaへの水同位体物理トレーサーの導入を着々と進める。導入に必要な水同位体過程の定式化は抑えており、プロセスごとに様子を見ながら導入していく。（３）では、水同位体をデータ同化できる導入予定の他の同化システムを用いて、実観測データを同化する実験を実施する。これにより、どのような品質管理手法が必要かを検討し、モデルとデータ同化システムとのスムーズな結合を目指していく。
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