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2015 年度 実績報告書

データ同化技術を用いた流動水質予測計算の精度向上と新たなパラメータ最適化法の開発

研究課題

研究課題/領域番号 25709042
研究機関大阪大学

研究代表者

入江 政安  大阪大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (00379116)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
キーワード4次元変分法 / データ同化 / 水質モデル / 大阪湾 / 沿岸域 / ROMS
研究実績の概要

前年度より実施している水質項目の直接同化について,引き続き検討を進めた.データ同化手法の中でも最も高度な手法のひとつである4次元変分法によるデータ同化は,時間を逆方向に進むサブモデル(アジョイントモデル)の開発が必要となり,多くの労力が必要となる.そこで,前年度はシンプルで,比較的適用が容易なNPZDモデルを採用して,同化の効果を検証していた.本年度はより高度な水質モデルを採用して4次元変分データ同化を行うべく,サブモデルの構築を進めた.
一方で,同じく高度なデータ同化手法としてアンサンブルカルマンフィルタ(EnKF)法がある.本研究では,単純にデータ同化による流動水質シミュレーションの再現性向上をねらうだけでなく,モデルパラメータの修正を図り,モデルそのものの向上を目指している.この観点から,同じく高度な同化モデルでも,導入・適用が容易なEnKF法の適用を,海外研究協力者の協力により,始めた.
さらに,パラメータ修正については,その修正が「正しく」修正されているのかの疑念が常につきまとうこととなる.そこで,データ同化を用いないパラメータ修正法として多項式カオス展開を利用し,計算時間が短い底質モデル,および,上記流動水質モデルへの適用を行った.底泥内の間隙水中アンモニア態窒素濃度の再現性が向上し,また,再現性向上のためのパラメタリゼーションに成功した.流動水質モデルへの利用においても,春季のブルームの再現性向上など,一定の成果を得た.
以上のようなデータ同化には高頻度に観測されるクロロフィル濃度あるいは溶存酸素濃度を同化対象としたが,窒素・リン循環を考える場合,窒素・リン濃度の同化が必要となる.しかし,そのようなデータを高頻度で取得する既存調査・調査計画は外部機関を含めてないため,水中型分光光度計を導入し,精度検証と実海域での無機態窒素・リン濃度の高頻度観測を実施した.

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

平成27年度においては,12月に発生した水中型分光光度計のデータ収録不調と不測の動作停止により,修理が必要となったため,繰越を実施した.平成28年度(最終年度)において,当初計画していた調査を実施し,合わせて平成28年度の研究計画も実施してところ,本研究申請時に想定していた研究の目標を概ね達成した.

今後の研究の推進方策

平成27年度においては,繰越を実施し,本報告は平成28年度(最終年度)後の報告となっており,研究期間は終了している.本研究では申請時の目標を概ね達成しており,今後は研究成果の発信に努めて行く予定である.

次年度使用額が生じた理由

現地調査に用いる予定であった水中型分光光度計の不調と修理により,予定していた現地調査が次年度に持ち越しとなった.

次年度使用額の使用計画

現時点(本報告書提出時点)では全ての研究計画が終了しており,次年度使用額と28年度研究費を合わせて,現地調査を実施し,研究成果報告等を無事,実施したところである.

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件) (うち国際学会 1件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] ダルハウジー大学(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      ダルハウジー大学
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学サンタクルーズ校(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      カリフォルニア大学サンタクルーズ校
  • [雑誌論文] 6.4次元変分法による内湾のクロロフィル鉛直分布のデータ同化に関する検討2015

    • 著者名/発表者名
      岡田 輝久, 入江 政安, 藤井 裕司, 西田 修三
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 71 ページ: I_1297-I_1302

    • DOI

      10.2208/kaigan.71.I_1297

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Sequential 4D-Var assimilation with vertical profiles of temperature, salinity and chlorophyll-a in an estuary with strong stratification2015

    • 著者名/発表者名
      Teruhisa Okada and Masayasu Irie
    • 学会等名
      Coastal Ocean Modeling Gordon Research Conference
    • 発表場所
      University of New England, Biddeford, ME
    • 年月日
      2015-06-07 – 2015-06-12
    • 国際学会
  • [学会発表] 多項式カオス展開を用いた底泥中のアンモニア態窒素再現に関するパラメータ推定2015

    • 著者名/発表者名
      廣瀬文明, 岡田輝久, Jann Paul Mattern, 入江政安
    • 学会等名
      平成27年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • 発表場所
      摂南大学
    • 年月日
      2015-05-30 – 2015-05-30
  • [備考] Estuary+Python

    • URL

      http://www.estuary.link/

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-01-28  

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