大気の物理過程の解明とモデル化に関する研究


 大気の各種物理過程を観測や実験により解明し、この成果を数値予報モデルに反映させることによって、 集中豪雨や台風の予測、季節予報、地球温暖化予測に用いられる数値予報モデルの予測精度を向上させることを目指します。

          
  • 副課題1:高解像度非静力学モデルによる激しい気象現象の再現性向上
  • 副課題2:接地境界層における乱流輸送スキームの精緻化
  • 副課題3:雪氷圏の監視・変動要因解明とその基盤技術の開発
  • 副課題4:積雲対流スキームのグレーゾーン対応と雲・放射スキームの精緻化
  • 副課題5:エーロゾル・雲・降水微物理の素過程解明と微物理モデルの開発

P課題 概念図


研究紹介

こちらから研究課題の説明をご覧いただけます。


研究期間

2019年度~2023年度


研究代表者

気象予報研究部長



研究目標

 現業数値予報モデルで使用されている各種物理過程の問題点を明らかにし、有効な改善方法を提案する。あわせて、モデルの高解像度化と領域モデルの広域化について利用可能性を評価し、次世代の現業数値予報モデルの仕様に係る指針を得る。

副課題1 高解像度モデルの予測精度の解像度依存性について評価して問題点を抽出し改善の方策を示すとともに、高解像度モデルに適した力学フレームを検討する。広領域で実行可能な高解像度領域モデルを開発し、台風による局地的な降水や風の予測精度を評価して問題点の抽出と改善のための方策を示す。また、他副課題で得られた物理過程改良の成果を現業数値予報モデルを用いて総合的に確認し、予報精度向上にかかる改善の提案を目指す。
副課題2 接地境界層における運動量・熱などの乱流輸送の特性を①数値計算②風洞実験③野外観測から明らかにする。得られた知見を総合的に検討して気象庁領域モデル(asuca)に接地境界層過程として実装する乱流輸送スキームを精緻化し、副課題1と連携して、数値予報におけるインパクトを確認する。
副課題3 観測のための測器等を開発・整備しつつ、地上観測・試料分析を継続して高精度な長期監視を行うとともに、未だに十分な理解が進んでいない雪氷の物理過程の解明を行う。これを衛星リモートセンシングアルゴリズムの開発・改良に活かし、時空間的に連続的かつ広域にわたる、量的・質的な雪氷圏監視を行う。また、積雪モデルや海氷モデルの開発・改良を進め、これらを大気モデルに結合させることで大気と雪氷面の相互作用を精緻化し、雪氷面の状態変化に係る予測精度を向上させる。
副課題4 メソモデルによる顕著現象などの予測精度向上や、将来の全球モデルの水平高解像度化に向け、水平格子間隔約10kmからそれ以下のグレーゾーンに対応した積雲対流スキームを提案する。また、格子内の部分雲の表現を改善、および、雲が放射に及ぼす効果を改善するなど雲・放射全般の改善を図る。これらに関連する課題・副課題と連携し、研究成果を数値予報モデルに適用して、予測精度を向上させる。
副課題5 電子顕微鏡による大気エーロゾル粒子の個々のレベルでの分析により、存在状態や物理化学特性などを明らかにする。また、雲生成チェンバー等の装置を用いた実験、各種大気エーロゾルのモニタリング観測、新たに開発する詳細微物理モデルによる数値実験の結果を用いて、CCN能、IN能の定量的なモデル化を進める。さらに航空機観測データ等も用いて、雲・降水プロセス全般について検討を行い、3次元モデル用の新たな雲物理モデリングの提案を行なって、降水や放射予測精度向上に向けた改善点を明らかにする。


各年度の研究計画

研究計画の詳細は以下のファイルをご覧ください。

2022年度(PDF 443KB)

2021年度(PDF 222KB)

2020年度(PDF 527KB)

2019年度(PDF 300KB)