2016 Fiscal Year Annual Research Report
Study on the optimal perturbation method for ensemble data assimilation
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16H04054
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| Research Institution | Japan, Meteorological Research Institute |
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Principal Investigator |
齊藤 和雄 気象庁気象研究所, その他部局等, 研究総務官 (70391224)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
國井 勝 気象庁気象研究所, 予報研究部, 研究官 (70370327)
伊藤 耕介 琉球大学, 理学部, 助教 (10634123)
福井 真 東北大学, 理学研究科, 産学官連携研究員 (30756557)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アンサンブルデータ同化 / アンサンブル予報 / 摂動手法 / 台風 / 豪雨 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
気象分野のアンサンブルデータ同化で一般的に利用されているアンサンブル変換を用いる手法の問題点を明らかにするとともに、データ同化の解析精度とアンサンブル予報としての特性を改善させるための新しい摂動手法を検討する。
平成28年度は、アンサンブル変換の問題点を把握するため、簡易版全球数値モデルSPEEDYに対する局所アンサンブル変換カルマンフィルタ(SPEEDY-LETKF)について、アンサンブル変換行列の係数の局所化スケールに対する依存性を確認するとともに、解析アンサンブル摂動の空間的構造をチェックした。また変換行列の対角成分のみや非対角成分のみから作成した摂動のパワースペクトルを計算し、非対角成分による解析摂動は対角成分による摂動に比べて高波数側で相対的にスペクトル成分のパワーが大きくなることを確認した。また非静力学モデルに基づく特異ベクトル法を用いる雲解像アンサンブルシステムによる2011年８月26日の首都圏局地豪雨の予報実験を行い、海風の侵入と対流トリガーの関係を調べた。
気象庁のデータ同化システムJNoVAをベースとしたHybrid EnKF-4DVarデータ同化システムに関する論文を出版したほか、汎用性の高いアンサンブルカルマンフィルタデータ同化システムとなるCReSS-LETKFの開発を進めた。また、機械学習の知見をアンサンブルデータ同化に応用するため、情報収集を行うとともに基礎研究を行った。さらに、アンサンブルデータ同化システムNHM-LETKFを利用した従来型観測のみを同化する領域再解析システムを構築するために、側面境界摂動の有無や分布に偏りのある従来型観測のみを同化する際の適当な共分散膨張の与え方について調べるための同化実験を行った。
アンサンブル予報を用いる変分同化法の開発を行い、領域非静力学モデルによる同化予報実験を行なった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究の主目的であるアンサンブル変換の問題点に関する具体的な調査が進んでおり、非対角成分のパワースペクトルや鉛直構造の整合性と局所化スケールの関係などについて知見が得られ始めている。また、汎用性の高い複数のアンサンブルデータ同化システム（局所アンサンブル変換法、ハイブリッド4次元変分法、アンサンブル変分同化法）の開発を進め、予測精度の検証を行なった。
研究遂行にあたって、研究分担者のいる東北大学と琉球大学の構内もしくは近くの公的会議場で研究会を開催し、情報交換に努めた。
査読付き国際誌論文3篇を含む7篇の論文・解説を刊行するととともに、7件の招待講演、16件の国際学会講演を含む38件の学会等発表を行なった。
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| Strategy for Future Research Activity |
①SPEEDY-LETKFによるアンサンブル変換の問題点に関する調査を継続し、アンサンブル変換における変換行列非対角成分の問題点を整理する。固有値の大きさと変換行列の構造、局所化による大域的な摂動構造についての確認をすすめる。SPEEDY-LETKFによるOSSEに加え、高解像度の領域非静力学モデルによる同化システム(NHM-LETKF)での調査を開始し、ストームスケールにおける問題点や状況を確認する。またデータ同化サイクルが切り替わる場合の、同じ番号が付いたアンサンブルメンバー間で摂動構造に関する特性がどう引き継がれているかについても状況を確認する。
②EnVAR等他のアンサンブル同化法における初期摂動手法を検討する。
③アンサンブル摂動に基づき、データ同化後の予報に対して最適な観測点を割り出す感度解析手法の開発を進め、現実大気モデルに適用する
④従来型観測のみを用いた領域再解析における、最適なアンサンブル摂動を与える共分散膨張法や局所化手法について検討する。豪雨や台風事例に対するメソアンサンブル予報システムの改良を行う。
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[Presentation] アンサンブル変換に関する調査2016
Author(s)
斉藤和雄・国井勝・Le Duc・栗花卓弥
Organizer
第2回アンサンブル同化摂動に関する研究会
Place of Presentation
那覇市,沖縄青少年研修センター
Year and Date
2016-11-19 – 2016-11-19
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[Presentation] Introduction to Mesoscale Modelling2016
Author(s)
Saito, K
Organizer
Evening School, WWRP 4th International Symposium on Nowcasting and Very-short-range Forecast 2016 (WSN16)
Place of Presentation
Hong Kong
Year and Date
2016-07-25 – 2016-07-29
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] 逆問題としてのデータ同化2016
Author(s)
伊藤耕介
Organizer
アンサンブル同化摂動手法に関する研究会
Place of Presentation
仙台市,東北大学百周年記念会館 川内萩ホール
Year and Date
2016-06-11 – 2016-06-11
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