研究課題
研究代表者の上野は、ここ数年の間にデータ同化システムにおける正則化パラメータの最適化手法を開発し、大規模なシステムを対象とするデータ同化システムのパラメータ調整作業に解決策を与えた。データ同化システムにおいて、物理モデルと観測データそれぞれの重みを表すノイズの分散共分散行列の調整は必須であるが、一連の研究成果により、大規模なシステムを対象とするため膨大になりうるパラメータ調整作業に解決策を与えたものである。本応募課題は、物理モデルと観測データの関係において開発してきたこれらの研究成果を発展させ、結合システムを構成する各領域の物理モデル同士の関係に導入するものである。結合領域間の相互作用を統計的にモデル化し、そのパラメータを同成果を用いて最適化することにより、従来は困難であった時間スケールが異なる各領域の状態の同時推定が可能になることが期待できる。平成31年度は以下の研究を進めた。(1)本研究でこれまでに実施した結合再解析結果の解析を引き続き実施し、観測データで熱帯域に見られる降水量と海面水温との間の負の同時相関は、海面水温の変動が混合過程などを通して、海洋内部にラグを伴って伝播することによって生じているが、結合同化システムでは海洋内部への伝播が早いため上記の負の相関が過小評価されていることを明らかにした。また、10日以下の時間スケールの変動について、結合同化により海面水温と海上気温、降水の連動性が向上し良い現実的になることが確認された。(2)結合同化システムについて、大気コンポネントの高解像度化、海洋データ同化コンポネントへの4次元変分法の導入を開始した。(3)4次元変分法の過程で出てきたデータから、擾乱の成長モードを推定し、アンサンブル結合予測で利用する方法を開発した。
2: おおむね順調に進展している
結合過程を含むデータ同化により、概念上は予想通りであるが、海面水温と海上気温、降水といった物理量の連動性が向上したシステムを構築できていることが確認できた。
(1) アンサンブル作成の方法（陰的粒子フィルタなど）の高速化、および統計モデルを利用した観測モデルの高速化（ピッチ角散乱係数推定など）を行い、実装の効率化を図る。(2) 大気・海洋・海氷結合同化システムに海面高度計、赤外放射計、マイクロ波放射計、衛星散乱計を同化する結合観測モデルを組み込む。(3) ジオスペース同化システムにERG 衛星を中心とした新しい人工衛星データおよび地上観測データを同化する結合観測モデルを組み込む。
すべて 2020 2019
すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 14件、 招待講演 8件)
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