| 研究課題/領域番号 |
17K05658
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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 |
石橋 俊之 気象庁気象研究所, 気象観測研究部, 主任研究官 (30585857)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 数値天気予報 / データ同化 / 観測データ / 誤差共分散行列 / 誤差相関 |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、データ同化の高度化によって、飛躍的に多くの観測情報の同化を可能にし、数値天気予測の精度を大幅に改善することである。2019年度研究計画に沿って研究を遂行し、以下の成果を得た。
本研究で構築している誤差共分散行列の最適化及び、観測誤差相関距離に基づいた衛星観測の高密度同化を導入した全球数値解析予報システムについて、観測データが解析場に与える影響の線形評価を行い、従来手法に比べて水蒸気に感度をもった衛星輝度温度観測のインパクトが顕著に増加していること等がわかった。また、統計的推定理論に基づいて同化システムの理論的な整合性を評価し、従来のシステムでは20%未満であった理論的整合性が、本研究のシステムでは95%以上であることが示された。これらの結果は、より多くの観測情報が理論的に整合的に解析場に取り込まれていることを示している。
データ同化システムの精度評価のためには、解析や予報誤差を高精度で推定する必要がある。このため、予報期間中の誤差成長について、物理量、空間依存性を評価し、熱帯高度場や対流圏上層の水蒸気量などは中緯度対流圏中層の高度場と比べて、誤差成長率が小さく、予報誤差の評価の誤差が相対的に大きいこと等を明らかにした。また、解析場や予報場の評価に使用するため、感度解析の拡張によって高精度の解析場を生成した。
観測情報のさらなる拡充のため、非線形性の強い観測演算子を持つ観測として衛星による雷光観測の観測演算子を構築した。また、ノード間通信を抑制した時空間相関処理アルゴリズムを構築した。所属機関の計算機システムの更新への対応作業を実施し、大幅に増強されたノード当たりのメモリを有効に観測情報の拡充に活用できるようにした。
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| 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
2019年度の研究計画に沿って研究を遂行し、期待した以上の研究成果が得られており、研究成果の査読論文化も進んでいるが、成果の論文出版が次年度以降となる等、論文化作業がやや遅れたことを考慮し、”概ね順調に進展している”とした。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度（2020）は引き続き当初の研究計画を基本として研究を遂行する。令和1年度（2019）までに開発した同化システムをさらに拡張して、アンサンブル同化による非線形性の強い観測データの同化や、観測誤差の時空間相関の導入を図り、観測情報をさらに拡充する。これらについて、1 か月程度の期間の解析・予報サイクル実験を行い、予報精度や各観測情報のインパクト評価等を行う。論文出版が次年度となる論文がある場合は、研究期間の1年の延長での対応を検討する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
引き続き、当初計画していたデータ保存用の大型ストレージについては、所属機関の電力事情から導入を見送り、既存ストレージの利用、効率的なデータハンドリングで代替することとしており、一方で当初計画より多くの研究成果が得られているため、同大型ストレージ予算及び海外発表のための旅費を論文掲載やオープンアクセス費用にあてることとしている。国際会議の中止や延期もあり。研究成果の論文掲載は次年度以降になるものがあるため、次年度使用額が生じている。
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