4次元海洋データ同化モデルによる全大平洋の再解析データの作成と熱・物質輪送解析

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14340141
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 淡路 敏之 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40159512)
• 研究分担者: 深澤 理郎 海洋科学技術センター 海洋観測研究部, 研究主幹 (10143546) ; 石川 洋一 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (70335298) ; 根田 昌典 京都大学, 大学院・理学研究科, 助手 (10273434)
• キーワード: 海洋データ同化 / 4次元熱配分 / 予測

研究概要

今年度に設定した研究内容ごとに成果をまとめる。
1)海洋大循環データ同化モデルの最適並列化と同化用入力データの収集・整備
京都大学メディアセンターの大型計算機VPP800のリソースを最大限に活用した四次元変分法海洋大循環データ同化モデルのMPI仕様最適並列化コードを開発し、常時使用可能な10CPUを用いて実験を行った結果、全球1度、鉛直34層の高分解能計算が2時間で1年積分できるまで演算性能が高まった。これは従来の演算速度を2桁程度上回る。これにより、従来不可能であった全球四次元変分法による長期再解析が可能になった。また、同化用入力データについては、WOCE等の国際プロジェクトにより蓄積されたデータ等を米国等から入手し、購入したワークステーション等により品質管理等の整備を行い、入力ならびに検証用データセットを作成した。このデータ整備は1980年代以降を対象とした時系列長期再解析実験に向け、次年度も継続して行う。
2)気候学的季節変動場のデータ同化実験を全球海洋で行い、研究対象である太平洋に関して力学的推定を行った結果、従来の断片的な観測結果と整合する黒潮や親潮等の主要海流の流量、亜熱帯や亜寒帯の内部循環構造、およびそれらの季節変化に関する全体像を再現することに成功した。特に観測が困難な亜寒帯域の水塊構造を特徴付ける中冷・中暖構造の形成要因を明らかにしたことは特筆される。再解析データを用いて海洋循環や気候システムの理解に重要な水・熱輸送量の評価を行い、北太平洋の北向熱輸送量は約0.5PWであること等を明らかにした。なお、沿岸域の再現に有効なADCPデータを同化するために品質検査を行った結果、S/N比が大きく、同化システムに適した処理をしない限り使用に耐えないことが判明した。また、一連のデータ同化実験により、風応力等の海面フラックスデータの精度と高度計データおよび海洋内部の水温・塩分データを同化すれば、シミュレーションモデルの精度を数倍高めることができることがわかった。
3)以上の成果は、日本海洋学界で発表したのを始め、SCOR国際会議(招待講演)、GODAE国際会議(仏)、神戸テクノオーシャン国際会議(日本)等の国際会議で発表した。特に、神戸テクノオーシャンではデータ同化のセッションを開催した。これらの成果をとりまとめ、米国等の国際誌に論文を投稿した。

研究成果

• [文献書誌] Komori, N., T.Awaji, Y.Ishikawa, T.Kuragano: "Short-range forecast experiments of the Kuroshio path variabilities south of Japan using TOPEX/Poseidon altimetric data"J.Geophy.Res.. 108(C1),30110, doi: 10.1029/2001JC001282. (2003)
• [文献書誌] 石川洋一, 淡路敏之, 豊田隆寛: "データ同化の最前線と生態系モデルへのインパクト"水産海洋研究. 第66巻第1号. 55-57 (2002)
• [文献書誌] 淡路敏之, 石川洋一, 杉浦望実, 増田周平, 堀内一敏, 豊田隆寛 他: "四次元変分法データ同化モデルによる北太平洋循環構造の再現"月刊海洋. 号外 32巻. 147-160 (2003)
• [文献書誌] 中村知裕, 豊田隆寛, 石川洋一, 根田昌典, 淡路敏之, 滝沢隆俊他: "クリル列島域における水塊形成/交換流のモデリング"月刊海洋. 号外 32巻. 168-182 (2003)
• [文献書誌] T.Awaji, et al.: "Ocean State Estimation by Variational Data Assimilation Systems"Proc. of 2002 SCOR-JOS Joint Assembly in Sapporo. 83-83 (2002)
• [文献書誌] Masuda, S., T.Awaji et al.: "An estimate of the circulation in the Pacific Ocean by 4D-VAR data assimilation"Proc. of the international symposium "En route to QODAE". 241-242 (2002)