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2013 年度 実績報告書

データ同化による日射量・風力の確率分布予測

研究課題

研究課題/領域番号 25280010
研究種目

基盤研究(B)

研究機関統計数理研究所

研究代表者

上野 玄太  統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40370093)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワードデータ同化 / 気象学 / 統計数学
研究概要

太陽電池や風力発電などの自然エネルギーの発生量は日射量・風力によって左右されるため、これらの予測には正確な気象条件の予測が必要である。この目的のため、関東地方を対象として空間間隔 5km の格子点上で、日射量・風力の毎時の予測確率分布を推定するシステムを開発する。日射量予測のポイントはシミュレーションモデルによる雲の再現である。そのために、データ同化手法を用いて、気象数値予報モデルと、地上・衛星・レーダーでの気象観測データを統合し、観測に応じた雲をモデル内に発生させる。予測確率分布はリスク管理を含めた電力配電システムの構築に、また、本システムで同時に得られる気温・湿度などの物理量により、高精度の需要予測に貢献できる。
数値予報モデル(NHM) と模擬観測データを用いて、開発済みのプログラムにできるだけ手を加えない形でデータ同化システムを構成する。必要な計算資源やアンサンブルメンバー数を見積もる最小構成のシステムである。このため、アンサンブルとしてNHM を同時に実行するためのプログラム、モデル変数を観測量に変換する観測演算子のプログラムを作成した。システムの検証が主な目的であるため、粗い空間間隔 50km の格子点での設定で、模擬観測データを用いて同化計算を実行した。また、継続的に日射量・風力の予測計算をを行うための専用の計算機環境の整備を行うとともに、NHM の計算結果の2次元・3次元の可視化プログラムの開発を行った。

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

計算機環境の整備に時間がかかったため、予定していた解像度 5km での数値実験には至らなかった。一方で、計算結果の可視化プログラムの作成が完了した。

今後の研究の推進方策

本年度に実行できなかった解像度 5km での数値実験を行うとともに、実データ利用システムの構築を行う。構成した最小構成システムを、実観測データを用いる構成に更新する。このとき、最小構成システムのプログラムの高速化を図る。これは、将来的な領域の拡大および予報時間の延長になることはもちろん、次段階での不確実性の推定にも有用である。

次年度の研究費の使用計画

物品費として計上した計算サーバーおよびインフィニバンドスイッチの入札を行った結果、予定額よりも安価で購入することができたため。
研究打ち合わせのための旅費として使用する。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2014 2013

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (6件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Iterative algorithm for maximum likelihood estimation of observation error covariance matrix for ensemble-based filters2014

    • 著者名/発表者名
      Ueno, G., and N. Nakamura
    • 雑誌名

      Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society

      巻: 140 ページ: 215-315

    • DOI

      10.1002/qj.2134

    • 査読あり
  • [雑誌論文] データ同化2013

    • 著者名/発表者名
      上野玄太
    • 雑誌名

      システム/制御/情報

      巻: 57 ページ: 141-146

    • 査読あり
  • [雑誌論文] データ同化における大規模グラフィカルモデルの推定について2013

    • 著者名/発表者名
      上野玄太
    • 雑誌名

      統計数理

      巻: 61 ページ: 17-46

    • 査読あり
  • [学会発表] Covariance localization with a graphical model and its application to the ensemble Kalman filter2014

    • 著者名/発表者名
      Ueno, G.
    • 学会等名
      International Symposium on Data Assimilation
    • 発表場所
      Munich
    • 年月日
      20140224-20140226
  • [学会発表] Ensemble Kalman filtering with localization by a graphical model2014

    • 著者名/発表者名
      Ueno, G.
    • 学会等名
      American Meteorological Society Annual Meeting
    • 発表場所
      Atlanta
    • 年月日
      20140206-20140206
  • [学会発表] アンサンブル感度解析:アジョイントコード不要論2014

    • 著者名/発表者名
      上野玄太
    • 学会等名
      第6回EFD/CFD融合ワークショップ
    • 発表場所
      秋葉原コンベンションホール5A会議室
    • 年月日
      20140130-20140130
    • 招待講演
  • [学会発表] グラフベース・アンサンブルカルマンフィルタ2014

    • 著者名/発表者名
      上野玄太
    • 学会等名
      第7回気象庁数値モデル研究会・第4回データ同化ワークショップ
    • 発表場所
      気象庁
    • 年月日
      20140108-20140108
  • [学会発表] Ensemble Kalman filtering with regularization through a graphical model2013

    • 著者名/発表者名
      Ueno, G.
    • 学会等名
      6th WMO Symposium on Data Assimilation
    • 発表場所
      Maryland
    • 年月日
      20131007-20131008
  • [学会発表] Ensemble Kalman filtering with a graphical model2013

    • 著者名/発表者名
      Ueno, G.
    • 学会等名
      EGU General Assembly
    • 発表場所
      Vienna
    • 年月日
      20130411-20130411

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公開日: 2015-05-28  

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