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2016 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

水中型分光光度計を神戸港波浪観測塔に設置し,長期の無機態窒素・リン濃度の高頻度(9観測を実施し,栄養塩濃度の時系列変化とそれに影響を及ぼす日射,潮汐との関係を明らかにした.
前年度より引き続き開発してきた多項目を持つ水質モデルのアジョイントモデルを構築し,4次元変分法によるデータ同化を実施した.また,アンサンブルカルマンフィルタ(EnKF)によるデータ同化も合わせて実施した.いずれの同化手法も,大阪湾におけるクロロフィルおよび溶存酸素濃度の水平分布および鉛直分布のシミュレーション再現性を向上させることを示した.EnKF法による同化では,対象とする同化項目が水平方向,鉛直方向に極端に変化する沿岸域において,再現性が向上しやすい同化計算の計算条件についても検討を実施した.また,双子実験,現地観測結果を使った実データ同化計算において,水質モデル内のモデルパラメータの補正を行ったが,双子実験では比較的良好であったものの,実データ同化では十分な修正が得られなかった.今後は補正するべきモデルパラメータの抽出や補正順等についてさらなる検討していく必要がある.
4次元変分法によるデータ同化についても単に水質現象の再現性向上を図るだけでなく,1時間毎の現地データとデータ同化を用いた水質モデルのパラメータを修正する手法について開発を行い,モデルパラメータの修正が可能であることを示した.再現性が低下する要因はモデルパラメータだけでなく,初期条件,境界条件に含まれる誤差にもあることから,これらの補正と併せて最適化することが有効であることを示した.
以上のように,本研究では研究申請で示した目標をおおよそ達成した.今後は,本研究を基課題とする国際共同研究加速基金(国際共同研究強化)が採択されていることから,4次元変分法およびEnKF法の沿岸域における環境シミュレーションへの活用法の体系化を図る予定である.

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件) 学会・シンポジウム開催 (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] 4次元変分法による水質データ同化システムの構築と双子実験2017

    • 著者名/発表者名
      岡田輝久, 入江政安, 西田修三
    • 雑誌名

      土木学会論文集B1(水工学)

      巻: 73(4) ページ: I_1057-I_1062

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 大阪湾リアルタイム水質再現予測システムの開発2016

    • 著者名/発表者名
      入江政安, 日下部包, 太田智也, 岡田輝久, 西田修三
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 72(2) ページ: I_1261-I_1266

    • DOI

      10.2208/kaigan.72.I_1261

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 海洋レーダおよび定点自動観測によって得られる異種データの4次元変分データ同化2016

    • 著者名/発表者名
      岡田輝久, 入江政安, 桑田 岳治, 西田 修三
    • 雑誌名

      土木学会論文集B2(海岸工学)

      巻: 72(2) ページ: I_505-I_510

    • DOI

      10.2208/kaigan.72.I_505

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Optimization of time-dependent model parameters by polynomial chaos expansion for a better model representation of chlorophyll in Osaka Bay, Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Irie, M.; Oda, K.; Okada, T.; Mattern, J.P.; Fennel, K
    • 学会等名
      ASLO2017 Aquatic Sciences Meeting
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, HI, USA
    • 年月日
      2017-02-26 – 2017-03-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Data assimilation of chlorophyll and dissolved oxygen profiles using the EnKF: a numerical experiment for Osaka Bay, Japan2017

    • 著者名/発表者名
      Ito, Y.; Irie, M.; Okada, T.; Yu, L.; Fennel, K
    • 学会等名
      ASLO2017 Aquatic Sciences Meeting
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center, Honolulu, HI, USA
    • 年月日
      2017-02-26 – 2017-03-03
    • 国際学会
  • [学会発表] Twin experiments of biogeochemical parameter estimation by 4DVar data assimilation in an estuary2017

    • 著者名/発表者名
      Okada, T.; Irie, M.; Nishida, S.
    • 学会等名
      ASLO2017 Aquatic Sciences Meeting
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center
    • 年月日
      2017-02-26 – 2017-03-03
    • 国際学会
  • [学会発表] アンサンブルカルマンフィルタを用いた水質鉛直分布データ同化の試み2016

    • 著者名/発表者名
      伊藤由比己, 岡田輝久, 入江政安, 西田修三
    • 学会等名
      日本流体力学会年会
    • 発表場所
      名古屋工業大学
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-28
  • [学会発表] 65.大阪湾におけるリアルタイム水質再現予測システムに関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      日下部包, 入江政安, 岡田輝久, 太田智也, 西田修三
    • 学会等名
      平成28年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • 発表場所
      立命館大学びわこくさつキャンパス
    • 年月日
      2016-08-11 – 2016-08-11
  • [学会発表] 63.底質モデルによる窒素・リンの間隙水中濃度および溶出量推定における多項式カオス展開を用いた高度化2016

    • 著者名/発表者名
      入江政安, 廣瀨文明, 岡田輝久
    • 学会等名
      第29回日本沿岸域学会研究討論会
    • 発表場所
      高知工科大学永国寺キャンパス
    • 年月日
      2016-07-16 – 2016-07-17
  • [学会発表] Effects of data assimilation on real-time simulation of hypoxia in Tokyo Bay2016

    • 著者名/発表者名
      Masayasu Irie, Tomoya Ota, Teruhisa Okada, Shuzo Nishida
    • 学会等名
      Estuarine and Coastal Modeling Conference (ECM14)
    • 発表場所
      University of Rhode Island
    • 年月日
      2016-06-12 – 2016-06-15
    • 国際学会
  • [学会発表] 水中設置型分光光度計を用いた栄養塩連続観測法の検討と現地観測2016

    • 著者名/発表者名
      林政宏, 入江政安, 岡田輝久, 伊藤由比己, 山野 貴司
    • 学会等名
      平成28年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • 発表場所
      立命館大学びわこくさつキャンパス
    • 年月日
      2016-06-11 – 2016-06-11
  • [学会発表] 季節変動を伴う水質モデルパラメータの多項式カオス展開による最適化に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      小田航平, 廣瀬文明, 岡田輝久, 入江政安
    • 学会等名
      平成28年度土木学会関西支部年次学術講演会
    • 発表場所
      立命館大学びわこくさつキャンパス
    • 年月日
      2016-06-11 – 2016-06-11
  • [備考] Estuary+Python

    • URL

      http://www.estuary.link/

  • [学会・シンポジウム開催] International Research Collaboration Workshop onWater Quality Modeling2016

    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2016-11-28 – 2016-12-02

URL: 

公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-02-16  

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