科学研究費補助金 基盤研究(A)
局地豪雨予測のための先端的データ同化と雲解像アンサンブル手法に関する研究

研究期間 平成21年度〜平成25年度(5年計画第2年度) 
研究代表者 斉藤 和雄 (予報研究部)

研究目的  一般に予測が困難とされている局地豪雨を力学的に予測するため、以下の研究を行う。
(1)稠密な観測データを雲解像モデルに取り込む4次元変分法やアンサンブルカルマンフィルタなどの先端同化技術を 開発して、時間的・空間的に整合した初期値の場を解析することにより、局地豪雨の将来的な直前予測の可能性を 調べる。

(2)アンサンブル予測手法を、積乱雲スケールに適用する技術を開発し、局地豪雨の発生確率を半日以上前から定量的に 予測することを試みる。

これらによって以下を明らかにする
(1)ライダー、偏波レーダー、地上マイクロ波放射計、GPS視線遅延量、RASSなど新しいリモートセンシング観測データを 雲解像モデルの初期値に取り込む最先端同化技術の研究を行い、局地豪雨の力学的予測のための初期値解析の手法と そのために有効な観測データをその同化手法とともに明らかにする。

(2)局地豪雨の発生確率を半日以上前に定量的に予測することを目標に、雲解像モデルの超高解像度アンサンブル予測の手法を 明かにする。アンサンブル予測やデータ同化に基づく感度解析から、メソスケール・積乱雲スケールにおける適応観測の可能性を、 観測システムシミュレーション実験を通じて明らかにする。


今年度の
研究実施計画
 平成22年度は、平成21年度の成果をもとに、変分法初期値解析手法、観測データ同化手法、メソアンサンブル手法とアンサンブル カルマンフィルターについての開発を進める。また、新しいリモートセンシング観測データの同化に向けた観測演算子の開発などを 行う。

(1)先端的雲解像同化手法の研究(気象研究所・東北大学・海洋研究開発機構)
 雲解像非静力学4次元変分法について、気象庁の現業メソ同化システムとの親和性を高める。周辺のアンサンブル予報を用いた 変分法的データ同化法による擬似観測データ、実観測データのインパクト検証を行う。局所アンサンブル変換カルマンフィルタによる 雲解像モデル同化実験を行う。共分散局所化、共分散膨張及びメンバー数といったパラメータ設定について検討する。

(2)局地豪雨の観測とデータ利用手法の研究(気象研究所・情報通信研究機構・京都大学)
 GPS 視線遅延量、レーダー反射強度、衛星マイクロ波放射計、RASS データ等について、4次元変分法・局所アンサンブル変換 カルマンフィルタによる非静力学モデルへの同化実験を行う。地上設置マイクロ波放射計・ライダー動径風、GPS遅延量データ等に ついて、観測演算子の開発や誤差の設定、間引き方法などを検討する。

(3)雲解像アンサンブル手法の研究(気象研究所)
 局地豪雨のためのアンサンブル予報の摂動手法について比較と改良を継続するとともに、雲解像アンサンブル予報の摂動手法に ついて検討する。確率的物理過程摂動手法について検討する。