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2017 年度 実施状況報告書

次世代データ同化とアンサンブルシミュレーションによる積乱雲の発生・発達機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 16K17804
研究機関気象庁気象研究所

研究代表者

横田 祥  気象庁気象研究所, 予報研究部, 研究官 (10723794)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード積乱雲 / データ同化 / アンサンブル予報 / 二重偏波レーダー / 赤外線カメラ
研究実績の概要

積乱雲の雲物理量と大気場の関係をデータ同化とアンサンブル予報を用いて明らかにすることを目的として、下記の研究を行った。
(1)高解像度アンサンブル予報に基づく解析が適切に行えることを確認するために、2012年5月6日の積乱雲に伴う竜巻の発生機構について、水平解像度50mのアンサンブル予報に基づく解析を進めた。この結果は論文として出版された。
(2)レーダー反射強度の同化によって大雨発生前の大気場を精度良く求めるために、大気場と相関する反射強度の摂動を付加して同化する手法を考案し、これによって降水予報が改善することを2つの事例で確認した。この結果は米国気象学会レーダー気象会議等で発表するとともに、論文誌に投稿した。
(3)2016年8月4日の局地的降水事例について、水平解像度1㎞・300メンバーの局所アンサンブル変換カルマンフィルター(LETKF)を用いて二重偏波レーダーデータ・水蒸気ライダーデータ・GNSS可降水量データを同化することにより、降水の再現精度が向上することを確認した。また、その降水について、水平解像度1㎞・301メンバーのアンサンブル予報の結果から、雲物理量と共変動する大気場のモードを取り出し、降水の強さと大きく相関する物理量が、降水発生前は下層に限定されるが、降水発生後は対流の存在する領域全体にわたることを見出した。この結果は日本気象学会2017年度秋季大会、2018年度春季大会等で発表した。

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

データ同化とアンサンブル予報によって積乱雲の発生機構を解析するための準備として行った「アンサンブル予報による極端現象の解析」「レーダー反射強度の同化手法の高度化」について、前者は論文として出版され、後者は論文誌に投稿することができた。また、2016年8月4日の局地的降水事例について、二重偏波レーダー・水蒸気ライダー・GNSSなどデータの同化のインパクトを確認するとともに、水平解像度1㎞・301メンバーのアンサンブル予報による再現に成功し、局地的降水発生に適した大気場に関する初期的な解析結果を得ることができた。これらのことから平成29年度の研究計画はおおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

2016年8月4日の局地的降水事例のアンサンブル予報の結果について、特異値分解で得られる雲物理量と共変動する大気場のモードを詳細に解析し、積乱雲の発生・発達に重要な大気場の特徴を物理的に考察する。また、この事例は、赤外線カメラ・全天可視カメラ・気象衛星ひまわり8号など多くの観測データを得ているため、これらの観測データとアンサンブル予報の結果を比較することにより、解析の妥当性を確認する。可能であれば、アンサンブル変分法(EnVAR)によるデータ同化や別事例の解析も行って、平成29年度に得た結果と比較する。これらの結果をとりまとめ、国内外の学会・研究会で発表するとともに、論文等にまとめる。

次年度使用額が生じた理由

理由:平成29年度に予定していた成果発表を研究結果がよりまとまった平成30年度に行うよう計画を変更したなどの理由による。
使用計画:成果発表(学会参加費・旅費・論文投稿料等)のために使用する。

  • 研究成果

    (13件)

すべて 2018 2017 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 5件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Important Factors for Tornadogenesis as Revealed by High-resolution Ensemble Forecasts of the Tsukuba Supercell Tornado of 6 May 2012 in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      YOKOTA Sho、NIINO Hiroshi、SEKO Hiromu、KUNII Masaru、YAMAUCHI Hiroshi
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 146 ページ: 1109-1132

    • DOI

      10.1175/MWR-D-17-0254.1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 4DEnVar(4次元アンサンブル変分法)2017

    • 著者名/発表者名
      横田 祥
    • 雑誌名

      天気

      巻: 64.7 ページ: 523-526

  • [学会発表] 局地的降水の発生に適した大気場のアンサンブル実験に基づく解析2018

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 瀬古弘, 南雲信宏, 山内洋, 工藤玲, 酒井哲, 小司禎教, 川畑拓矢, 幾田泰酵, 新野宏
    • 学会等名
      日本気象学会2018年度春季大会
  • [学会発表] State-dependent additive covariance inflation for radar reflectivity assimilation2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi, and E. Sato
    • 学会等名
      The 6th International Symposium on Data Assimilation
    • 国際学会
  • [学会発表] State-dependent additive covariance inflation for radar reflectivity assimilation2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi, and E. Sato
    • 学会等名
      The 8th EnKF Data Assimilation Workshop
    • 国際学会
  • [学会発表] Tornadogenesis as revealed by high-resolution ensemble forecasts for the Tsukuba city supercell tornado on 6 May 20122017

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi, and H. Niino
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] Additional ensemble perturbations to correct the atmospheric field through assimilation of radar reflectivity2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi, and E. Sato
    • 学会等名
      38th Conference on Radar Meteorology
    • 国際学会
  • [学会発表] Assimilation of radar reflectivity with EnKF: Additional ensemble perturbations to modify the atmospheric field2017

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi, and E. Sato
    • 学会等名
      International Symposium on Earth-Science Challenges 2017
    • 国際学会
  • [学会発表] 降水が予測されていない位置へのレーダー反射強度の同化方法の提案2017

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 佐藤英一
    • 学会等名
      日本気象学会2017年度春季大会
  • [学会発表] 降水が予測されていない位置にレーダー反射強度を同化する際の問題点とその解決法の提案2017

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 佐藤英一
    • 学会等名
      第4回メソ気象セミナー
  • [学会発表] 予報モデルを繰り返し計算する4DEnVar2017

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 國井勝, 青梨和正, 折口征二
    • 学会等名
      日本気象学会2017年度秋季大会
  • [学会発表] 雲解像アンサンブル実験による積乱雲の発生・発達機構の解明に向けて2017

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 瀬古弘, 南雲信宏, 山内洋, 工藤玲, 川畑拓矢, 幾田泰酵, 新野宏
    • 学会等名
      日本気象学会2017年度秋季大会
  • [備考] 気象庁気象研究所 予報研究部 第二研究室 横田祥 研究官ページ

    • URL

      http://www.mri-jma.go.jp/Member/fo/hoyokotashoyoko.html

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公開日: 2018-12-17  

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