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2022 年度 実績報告書

先端遠隔計測観測と数値モデルを統合したエアロゾル多元要素同時同化に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 22H00562
研究機関九州大学

研究代表者

弓本 桂也  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (50607786)

研究分担者 梶野 瑞王  気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 主任研究官 (00447939)
村上 浩  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 第一宇宙技術部門, 研究領域主幹 (00509838)
西澤 智明  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 室長 (10462491)
神 慶孝  国立研究開発法人国立環境研究所, 地球システム領域, 主任研究員 (30749718)
清水 厚  国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, 主幹研究員 (90332238)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
キーワードエアロゾル / リモートセンシング / データ同化 / 化学輸送モデル
研究実績の概要

初年度である2022年度は同化システムの拡張、エアロゾル輸送モデルおよび観測データの整備に焦点をあてて研究を行った。得られた結果は以下の通りである。
・【同化システム】エアロゾル同化予測システムMASINGAR/2D-Var[Yumimoto et al., 2018]を基に開発を進めた。まず、ライダー観測データに対応するために、2次元変分法(2D-Var)を3次元(3次元変分法、3D-Var)に拡張しMASINGAR/3D-Varを開発し、ライダー観測データに対応した観測演算子を構築した。また、光学的厚さ(AOT)に加え、単散乱アルベドなどを同時に同化できるよう観測演算子を拡張し、疑似アンサンブル計算から背景誤差共分散を推定する手法[Yumimoto et al., 2018]を多元要素に拡張した。
・【衛星搭載放射計】GCOM-Cの計測から推測されたAOTに加え、単散乱アルベドを同化するモジュールを構築、吸収性エアロゾルである黄砂イベントを対象とした同化実験を実行、AOTだけではなく単散乱アルベドも修正されることを確認した。さらに、ひまわり9号データに加えGCOM-Cのデータを同時同化するためのコンポジットデータの作成を行った。さらに、コンポジットデータを用いた予備同化実験を行った。
・【ライダデータ】MASINGAR/3D-Varの開発に合わせ、ライダデータを対象とした観測演算子の開発を行った。また、衛星搭載ライダであるCALIOP/CALIPSOを用いた同化実験をシベリア森林火災起源のスモークに対して行い、良好な結果を得た。

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

令和4年度交付申請書の研究実施計画で計画した1. 3次元変分法への拡張、2. 多元要素への拡張、3. ライダデータへの拡張を実施し、それぞれに対する同化実験を実行した。研究進捗は計画通り、概ね順調に進展していると評価することができる。

今後の研究の推進方策

今年度は開発したシステムを用い以下の同化実験を行う。
・【ひまわり9号とGCOM-Cの同時同化】ひまわり9号およびGCOM-Cから得られたAOTを同時に同化する実験を行う。半年から1年にかけての長期実験を通じて、同時同化のパフォーマンスの評価を行う。
・【ライダデータ同化】開発したMASINGAR/3D-Varを用いて、衛星搭載ライダCALIOP/CALIPSOデータの同化実験を行い、打ち上げ予定のEarthCAREを想定した実験を行う。
・【多元要素同化実験】引き続き、単散乱アルベドを用いた同化実験を行う。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Performance comparisons of the three data assimilation methods for improved predictability of PM2・5: Ensemble Kalman filter, ensemble square root filter, and three-dimensional variational methods2023

    • 著者名/発表者名
      Dash Uzzal Kumar、Park Soon-Young、Song Chul Han、Yu Jinhyeok、Yumimoto Keiya、Uno Itsushi
    • 雑誌名

      Environmental Pollution

      巻: 322 ページ: 121099~121099

    • DOI

      10.1016/j.envpol.2023.121099

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Demonstration of aerosol profile measurement with a dual-wavelength high-spectral-resolution lidar using a scanning interferometer2022

    • 著者名/発表者名
      Jin Yoshitaka、Nishizawa Tomoaki、Sugimoto Nobuo、Takakura Satoru、Aoki Makoto、Ishii Shoken、Yamazaki Akihiro、Kudo Rei、Yumimoto Keiya、Sato Kaori、Okamoto Hajime
    • 雑誌名

      Applied Optics

      巻: 61 ページ: 3523~3523

    • DOI

      10.1364/AO.451707

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Implementation of an ensemble Kalman filter in the Community Multiscale Air Quality model (CMAQ model v5.1) for data assimilation of ground-level PM2.52022

    • 著者名/発表者名
      Park Soon-Young、Dash Uzzal Kumar、Yu Jinhyeok、Yumimoto Keiya、Uno Itsushi、Song Chul Han
    • 雑誌名

      Geoscientific Model Development

      巻: 15 ページ: 2773~2790

    • DOI

      10.5194/gmd-15-2773-2022

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Quantitative influences of interannual variations in meteorological factors on surface ozone concentration in the hot summer of 2018 in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Kajino Mizuo、Kamada Akane、Tanji Natsumi、Kuramochi Masaya、Deushi Makoto、Maki Takashi
    • 雑誌名

      Atmospheric Environment: X

      巻: 16 ページ: 100191~100191

    • DOI

      10.1016/j.aeaoa.2022.100191

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Changes in Dust Emissions in the Gobi Desert due to Global Warming Using MRI-ESM2.02022

    • 著者名/発表者名
      Maki Takashi、Tanaka Taichu Y.、Koshiro Tsuyoshi、Shimizu Atsushi、Sekiyama Tsuyoshi T.、Kajino Mizuo、Kurosaki Yasunori、Okuro Toshiya、Oshima Naga
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 18 ページ: 218~224

    • DOI

      10.2151/sola.2022-035

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Statistical Evaluation of the Temperature Forecast Error in the Lower‐Level Troposphere on Short‐Range Timescales Induced by Aerosol Variability2022

    • 著者名/発表者名
      Yamagami A.、Kajino M.、Maki T.
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research: Atmospheres

      巻: 127 ページ: e2022JD036595

    • DOI

      10.1029/2022JD036595

    • 査読あり
  • [学会発表] Aerosol data assimilation with data from multiple space-borne observation platforms2022

    • 著者名/発表者名
      Keiya Yumimoto
    • 学会等名
      The 12th Asia/Oceania Meteorological Satellite User’s Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 衛星搭載ライダーの検証に向けた雲・エアロゾル光学特性データセットの構築2022

    • 著者名/発表者名
      神慶孝, 西澤智明, 杉本伸夫, 岩井宏徳, 青木誠, 石井昌憲, 岡本創
    • 学会等名
      日本気象学会2022年度秋季大会
  • [学会発表] エアロゾルデータ同化に向けた衛星観測データセットの構築2022

    • 著者名/発表者名
      西澤智明,神慶孝,日暮明子,清水厚,谷本浩志,五藤大輔
    • 学会等名
      第40回レーザセンシングシンポジウム
  • [学会発表] データ同化に向けたエアロゾル等衛星観測データセットの構築2022

    • 著者名/発表者名
      西澤智明,神慶孝,日暮明子,清水厚,谷本浩志,五藤大輔
    • 学会等名
      2022年度日本気象学会秋季大会
  • [学会発表] An Algorithm to Retrieve Aerosol Optical Properties from ATLID and MSI Measurements2022

    • 著者名/発表者名
      Nishizawa T.,Kudo R.,Higurashi A.,Takakura S.,Oikawa E.,Okamoto H.
    • 学会等名
      30th ILRC
    • 国際学会

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公開日: 2023-12-25  

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