2018 Fiscal Year Annual Research Report
Innovative four-dimensional variation method for data assimilation based on large-scale models
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17H01703
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
長尾 大道 東京大学, 地震研究所, 准教授 (80435833)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
堀 高峰 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(地震津波予測研究開発センター), センター長 (00359176)
中野 慎也 統計数理研究所, モデリング研究系, 准教授 (40378576)
伊藤 耕介 琉球大学, 理学部, 准教授 (10634123)
福田 淳一 東京大学, 地震研究所, 助教 (70569714)
永田 賢二 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 材料データプラットフォームセンター 材料データ解析グループ, 主任研究員 (10556062)
桑谷 立 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海域地震火山部門(火山・地球内部研究センター), 研究員 (60646785)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | データ同化 / 4次元変分法 / マルコフ連鎖モンテカルロ法 / 最適化 / 不確実性評価 / 地震波 / 摩擦 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、数値モデルと観測データをベイズ統計学の枠組みで融合する計算技術である「データ同化」に関する新手法「次世代型４次元変分法」の開発と、地球科学で用いられている大自由度数値モデルへの応用展開を主題とする。
本研究課題の参画者を理論班、実装班、応用班に分け、各班が以下の研究を実施した。
【理論班】2017年度に引き続き、「最新型４次元変分法」にレプリカ交換モンテカルロ法をプラグインした新手法の開発を継続した。その結果、低次元モデルに適用可能なプロトタイプを完成させることに成功した。
【実装班】理論班から新手法のプロトタイプを受け継ぎ、新手法の妥当性を確認するための数値実験を実施した。その結果、現実的な計算時間と計算機資源の範囲内で、十分なパフォーマンスを得られることを確認した。今後の実問題へ実装するための改良に向けて、計算時間のさらなる圧縮可能性について気づいた点を理論班に伝えた。
【応用班】新手法の応用展開先となる地震学の実問題として、プレート境界における摩擦パラメータの空間分布の推定、および地震波伝播の２課題を選定し、実装に向けた準備を開始した。
【研究総括】2018年度中に全体ミーティングを複数回実施し、本研究課題の参画者間の緊密な連携を図った。また、日本地球惑星科学連合大会や統計関連学会連合大会、さらにはアジア・オセアニア地球科学協会年会など、国内外の各種学会においてセッションを開催した。
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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
本研究課題における開発目標であるデータ同化のための新手法「次世代型4次元変分法」のプロトタイプが完成し、数値実験による検証によってその妥当性が確認されたこと、また新手法の応用展開先となる地震学の実問題の選定、ならびに実装に向けた準備を開始したことなどから、本研究の進捗状況はおおむね順調に進展していると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度開発した「次世代型4次元変分法」の地震学への実問題への実装を進めると同時に、大規模モデルに基づくデータ同化計算のパフォーマンスを高めるため、本手法のさらなる更新を図る。
得られた成果を、国際誌へ投稿するための論文としてまとめる。また、日本地球惑星科学連合大会、統計関連学会連合大会、Asia Oceania Geoscience Society年会などの国内外学会におけるセッションを継続して開催する。
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