| 研究課題/領域番号 |
26289162
|
|---|
| 研究機関 | 金沢大学 |
|---|
研究代表者 |
谷口 健司 金沢大学, 環境デザイン学系, 准教授 (20422321)
|
|---|
| 研究分担者 |
中村 和幸 明治大学, 先端数理科学研究科, 准教授 (40462171)
広瀬 望 松江工業高等専門学校, 環境・建設工学科, 准教授 (40396768)
久保 守 金沢大学, 電子情報学系, 助教 (90249772)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
|
| キーワード | 気象学 / リモートセンシング / 水循環 / 洪水 |
|---|
| 研究実績の概要 |
平成２７年度はEnKFによる衛星データ同化手法におけるアンサンブルメンバー作成において各種雲微物理量の温度依存性を考慮し，数値気象モデル内の気温を用いた鉛直配分手法の構築及び実装を行った．水蒸気量の鉛直配分については，雲層内の相対湿度を100%とする従来の手法では予測降水量が過大となることから，相対湿度を90～97.5%まで段階的に変化させるとともに，複数の相対湿度設定を与えた実験を行い，過大な予測降水量の抑制を実現した．さらに，AMSR-E/AMSR2観測に基づく積算雲水量データを用いて，空間分布を考慮した雲微物理量の定義を行うこととした．また，雲水量に感度を持つ37GHz輝度温度データに加え，水蒸気量に感度を持つ23GHz輝度温度データを併用した同化を行うことで同化効果の改善を図った．複数の観測データの活用に当たっては，同時に同化する場合と，順序を変え逐次的に同化する実験を行い，
同化結果の比較を行った．同化過程で用いる陸面放射率については，既存の陸面放射率データから月別陸面放射率の気候値を作成し，海陸の放射率の違いを考慮した放射伝達モデルの実行及びデータ同化手法の実装を行った．
同化に関する理論的検討では，これまで開発した粒子法流体解析での簡易的な尤度計算及びモデル評価法の考え方を発展させ，多粒子系のマクロパラメータ推定での観測モデル構成に対し，簡易的な多粒子系のモデルの一つである最適速度モデルを用いて平均流速を用いる考え方の検討を行い，マクロパラメータ推定のためのシステムノイズモデルと組み合わせることで適切なパラメータ推定が得られる可能性を得た．
現地観測については，シーロメータ，気象センサ，ウェブカメラ，ディストロメーターを用いた地上降水の24時間連続降水観測システムを，金沢大学角間キャンパス及び能登半島先端部の珠洲の2地点に構築し，データ公開について準備を開始した．
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
当初の研究計画では，平成27年度には雲底高度推定手法の構築を予定していたが，数値気象モデルによる既往の実験結果における雲微物理量の鉛直分布の温度依存性の解析結果より，光学センサ等による観測データを用いず，数値シミュレーションにおける気温を用いた雲底高度の動的推定手法を開発し，適時性の高い雲底高度情報を用いたデータ同化を行うことが可能となった．これにより，本研究の主要部分である雲底高度推定に関して大きな進展を得ることができた．
陸面放射率の推定では，既存の陸面放射率データから月別陸面放射率の気候値データセットを作成し，平成28年度に予定していた海洋及び陸域の放射率の違いを考慮した放射伝達モデルの実行とその結果を用いたデータ同化手法の実装を行った．一方，放射率推定モデルCMEMと陸面過程モデルNOAHを組み合わせたシミュレーションによる適時性の高い放射率推定への取り組みを開始した．今年度開発した陸面放射率利用の枠組みは，適時性の高い陸面放射率推定が実現された際のスムーズな導入を可能とするものである．
同化対象とする観測データには雲水量に37GHz輝度温度を用いていたが，複数の観測輝度温度を同化対象として追加した場合の計算過程の検討などを通じて，水蒸気量に感度を持つ23GHz観測輝度温度の活用も可能となり,複数の観測データを同時活用した同化手法の実装に成功した．この点は当初の研究計画には含まれていなかった点であるが，衛星利用の可能性の拡大と，同化効果の改善につながる要素である．今後，高周波数帯の観測輝度温度を活用することによるさらなる高度化への筋道を得ることができた．一方，利用データを追加することにより計算負荷が増大することとなったが，その解決策としてのETKF，さらにはLETKFの実装という新しい研究テーマへの展望を得ることができ，今後さらなる発展につながるものと考えている．
|
| 今後の研究の推進方策 |
現在のEnKFによる雲微物理衛星データ同化手法では，観測演算子である放射伝達モデルの入力変数の全てを用いているため，更新が不要な変数による大気場の最適化が図られてしまっていることから，対象とする変数のみを修正し，最適な同化結果が得られるよう計算過程を改善する．また，37GHz及び23GHz輝度温度を用いることによる計算負荷軽減のため，変換アンサンブルカルマンフィルタ（Ensemble Transform Kalman Filter：ETKF）の実装に取り組む．この点は，今後さらに使用周波数を追加する際にも欠かせない研究要素である．長期的には，さらに効率的な同化計算を実現する局所アンサンブル変換カルマンフィルタ（Local ETKF：LETKF）への発展を目指す．アンサンブルメンバー作成時の雲微物理量の鉛直配分については，温度依存性を考慮した手法を実装したが，現状では夏季（7月及び8月）のシミュレーション結果に基づくものであるため，他の季節における雲微物理量と気温の関係について解析を行い，適用範囲の拡大を目指す．また，AMSR2以外の衛星搭載マイクロ波放射計（GPM/GMI，DMSP/SSMIS）による観測データを活用し，複数回のデータ同化を連続して行う実験を行い，同化による修正効果の蓄積の有効性を検討する．
放射伝達モデルで用いる陸面放射率については，月別気候値の利用を発展させ，さらに適時性の高い放射率推定に取り組む．本研究で用いる高周波帯の放射率推定は大気の影響が大きく，雲や降水の存在下での推定が困難である．一方，低周波帯では大気の影響が小さい．今後，放射率推定モデルCMEMと陸面過程モデルNOAHを組み合わせたシミュレーションを行い，同一の陸面条件での低周波及び高周波帯の放射率の関係をまとめ，低周波帯の放射率から高周波帯の放射率を推定するルックアップテーブルを作成する．
|
| 次年度使用額が生じた理由 |
図書購入及び資料印刷としての支出を予定していたが，他の予算等での支出が可能となり，次年度に有効活用することとした．
|
| 次年度使用額の使用計画 |
繰越分については図書購入及び資料印刷費を中心に使用する予定である．
|
