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2018 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 – 2020-03-31
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、平成30年度は下記の研究を行った。
(1)レーダー反射強度を同化する際、大気場と相関する反射強度の摂動を付加して同化することにより、大雨発生前の大気場が修正されて降水予報が改善することを示した論文が出版された。
(2)平成30年7月豪雨について、局所アンサンブル変換カルマンフィルター(LETKF)を用いて作成した初期値から水平解像度2km・301メンバーのアンサンブル予報を行い、そのアンサンブルに基づく共分散行列の特異値分解により豪雨のマルチスケールの要因が抽出できることを示し、その成果を論文誌に投稿した。
(3)2016年8月4日の局地的降水事例について、平成29年度に行った水平解像度1㎞・301メンバーのアンサンブル予報の結果を用いて(2)と同様の特異値分解解析を行い、局地的降水の発生に適した大気場の特徴を抽出することに成功した。この結果は米国気象学会シビアローカルストーム会議等で発表した。
(4)Lorenz(1963)の3変数モデルと気象庁メソ4次元変分同化システムをベースに4次元アンサンブル変分同化法(4DEnVar)を実装し、評価関数の勾配の非線形性が強くアンサンブル摂動の大きさが適切である場合に4DEnVarを用いると、評価関数の最小値がより適切に探索できることを示し、データ同化国際シンポジウム等で発表した。

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に行った「レーダー反射強度の同化手法の高度化」「アンサンブル特異値分解解析の手法の提案」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、平成29年度に行った水平解像度1㎞・301メンバーのアンサンブル予報の結果を用いて特異値分解解析を行い、局地的降水の発生に適した大気場の特徴を抽出することができた。さらに、メソ4次元変分同化システムを用い、4DEnVarの利点を示す結果が得られた。これらのことから平成30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

平成30年7月豪雨と2016年8月4日の局地的降水の事例のアンサンブル特異値分解解析により抽出した豪雨の発生に適した大気場の特徴や、メソ4次元変分同化システムを用いて得られた4DEnVarの利点に関する研究結果をとりまとめ、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。抽出した大気場の特徴については、可能であれば観測データと比較し、その妥当性を確認する。

次年度使用額が生じた理由

理由:平成30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31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

    (16件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 7件、 招待講演 2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] データ同化とアンサンブル予報による竜巻発生過程の解析2019

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 新野宏, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋
    • 雑誌名

      ながれ

      巻: 38-1 ページ: 8-13

  • [雑誌論文] 竜巻のアンサンブル予報2019

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 新野宏, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋
    • 雑誌名

      気象研究ノート「竜巻を識る」

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

  • [雑誌論文] 高解像度アンサンブル予報を用いた竜巻の発生要因の解析2019

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 新野宏, 瀬古弘, 國井勝, 山内洋, 佐藤英一
    • 雑誌名

      月刊海洋号外「新野宏教授退職記念号」

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

  • [雑誌論文] Improving Short-Term Rainfall Forecasts by Assimilating Weather Radar Reflectivity Using Additive Ensemble Perturbations2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, M. Kunii, H. Yamauchi, and E. Sato
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 123 ページ: 9047-9062

    • DOI

      10.1029/2018JD028723

    • 査読あり
  • [学会発表] Ensemble-based Singular Value Decomposition Analysis to Clarify Relationship between the Atmospheric State and the Hydrometeors2019

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, N. Nagumo, H. Yamauchi, R. Kudo, T. Sakai, Y. Shoji, T. Kawabata, Y. Ikuta, and H. Niino
    • 学会等名
      7th International Symposium on Data Assimilation
    • 国際学会
  • [学会発表] 4DEnVar with Iterative Calculation of Nonlinear Nonhydrostatic Model Compared to En4DVar2019

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., K. Koizumi, M. Kunii, and K. Ito
    • 学会等名
      7th International Symposium on Data Assimilation
    • 国際学会
  • [学会発表] 観測ビッグデータの同化による竜巻予測の高度化2019

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 瀬古弘, 新野宏, 國井勝, 山内洋, 佐藤英一
    • 学会等名
      ポスト「京」重点課題4第3回成果報告会
    • 招待講演
  • [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
      8th EnKF Data Assimilation Workshop
    • 国際学会
  • [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] Ensemble-based analysis for heavy rains and tornadoes in Japan2018

    • 著者名/発表者名
      横田祥
    • 学会等名
      第5回メソ気象セミナー
    • 招待講演
  • [学会発表] Ensemble-based Singular Value Decomposition Analysis for a Local Rainfall Event Predicted by Water Vapor Assimilation2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, N. Nagumo, H. Yamauchi, R. Kudo, T. Sakai, Y. Shoji, T. Kawabata, Y. Ikuta, and H. Niino
    • 学会等名
      29th Conference on Severe Local Storms
    • 国際学会
  • [学会発表] Important Factors for Tornadogenesis as Revealed by High-Resolution Ensemble Forecasts of the Tsukuba F3 Tornado on 6 May 20122018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Niino, H. Seko, M. Kunii, and H. Yamauchi
    • 学会等名
      29th Conference on Severe Local Storms
    • 国際学会
  • [学会発表] 現業メソ同化システムを用いた4DVar, En4DVar, 4DEnVarの比較2018

    • 著者名/発表者名
      横田祥, 小泉耕, 國井勝, 伊藤耕介
    • 学会等名
      日本気象学会2018年度秋季大会
  • [学会発表] 4DEnVar with Iterative Calculation of Nonlinear Nonhydrostatic Model Compared to En4DVar2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., K. Koizumi, M. Kunii, and K. Ito
    • 学会等名
      5th International Workshop on Nonhydrostatic Models
    • 国際学会
  • [学会発表] Ensemble-based Singular Value Decomposition Analysis to Clarify Relationship between the Atmospheric State and the Hydrometeors2018

    • 著者名/発表者名
      Yokota, S., H. Seko, N. Nagumo, H. Yamauchi, R. Kudo, T. Sakai, Y. Shoji, T. Kawabata, Y. Ikuta, and H. Niino
    • 学会等名
      5th International Workshop on Nonhydrostatic Models
    • 国際学会
  • [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: 2019-12-27  

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