Dynamical design of innovative ship observation: understanding and prediction of 'the double tides' in Tosa Bay

创新船舶观测动力学设计：土佐湾“双潮”的理解与预测

• 批准号: 21K03672
• 负责人: 宮澤 泰正
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K03672/
• 关键词: 機動的な船舶観測; データ同化; 四次元アンサンブル変分法; アンサンブル誤差共分散; アンサンブル感度解析; 海流予測; 機動的観測; 水産観測

2022年7月から2023年2月にかけて計7回、高知県水産試験場漁業調査船「土佐海洋丸」による観測を実施した。海流予測モデルJCOPE-T DAの結果を参照し、足摺岬沖周辺の黒潮流軸位置での水温・塩分観測、および航走ADCP観測を実施した。観測後、可能な限り速やかに海流予測モデルJCOPE-T DAにデータ同化し予測更新を継続した。データ同化効果が特に大きな海域は、外洋の黒潮流軸周辺海域であることが確認された。渦解像の北西太平洋海洋循環モデルを対象として、4次元アンサンブル変分法を用いてアンサンブルを生成し初期値を改善する海流予測システムの開発を継続した。結果のスキル改善を観測データによって定量的に評価する手法を確立した。スキル評価に基づき、コスト関数の背景誤差共分散の重みに関する最適な同化パラメータを同定した。より精緻な海洋構造を表現するため、コスト関数の背景誤差共分散を、直前の同化ウインドウから計算したアンサンブル予測結果を用いて表現する手法を開発し、スキルに与える影響を定量的に評価した。さらに、アンサンブル予測結果を用いて任意のモデル変数を対象とする感度解析手法を開発した。検証期間を、2020年2月28日～2020年12月18日までの約10か月とした。この期間において黒潮大蛇行は不安定で、黒潮大蛇行の先端から頻繁に冷水渦が切離した。10月には大きな冷水渦が切離し、一時的に大蛇行が消滅したが、再び小蛇行が九州南東沖から東進し12月には遠州灘沖で再び大蛇行に発達し復活した。四次元アンサンブル変分法予測システムが、三次元変分法予測システムでの予測と比較して、渦の切離による大蛇行の非現実的な不安定化を抑制し、大蛇行消滅後に生じた小蛇行の東進と大蛇行への再発達をより現実的に表現できることを確認した。

从2022年7月至2023年2月，使用高知县水产研究站的水产调查船“土佐海洋丸”共计进行了7次观测。参考洋流预测模型JCOPE-T DA的结果，我们对足折岬周围的黑潮海流轴位置进行了水温和盐度观测，并进行了航行ADCP观测。观测结束后，我们尽快将数据同化到洋流预测模型JCOPE-T DA中，并持续更新预测。经证实，资料同化效果特别大的区域是公海中黑潮流轴周围的区域。我们继续开发洋流预测系统，该系统使用四维集合变差方法生成集合并改进涡分辨西北太平洋环流模型的初始值。我们建立了一种使用观察数据定量评估由此产生的技能改进的方法。基于技能评估，我们确定了关于成本函数背景误差协方差权重的最佳同化参数。为了更精确地表达海洋结构，我们开发了一种利用先前同化窗口计算的集合预测结果来表达成本函数的背景误差协方差的方法，并定量评估了对技能的影响。此外，我们开发了一种敏感性分析方法，该方法使用集合预测结果来针对任意模型变量。核查期为2020年2月28日至2020年12月18日约10个月。在此期间，黑潮曲流不稳定，冷水涡流经常从黑潮曲流尖端分离。 10月，冷水大涡流断裂，大曲流暂时消失，但小曲流又从九州东南沿海向东移动，12月又在远州滩外海发展成大曲流并复活。 。与三维变分预测系统的预测相比，四维集合变分预测系统抑制了由于涡剪切导致的大曲流的不切实际的失稳，并且抑制了大曲流之后发生的大曲流的不切实际的失稳。我们确认，可以更真实地表达小曲流的向东运动及其重新发展为大曲流。

项目成果

Japan Coastal Ocean Predictability Experiment: Ocean forecasting and its comprehensive applications (

日本近海海洋预报实验：海洋预报及其综合应用（

• 发表时间: 2021
• 作者: Miyazawa;Yasumasa
• 通讯作者: Yasumasa

Precise Monitoring of Pore Pressure at Boreholes Around Nankai Trough Toward Early Detecting Crustal Deformation

• DOI: 10.3389/feart.2021.717696
• 发表时间: 2021-08
• 作者: K. Ariyoshi;T. Kimura;Y. Miyazawa;S. Varlamov;T. Iinuma;A. Nagano;J. Gomberg;E. Araki;T. Miyama;K. Sueki;S. Yada;T. Hori;N. Takahashi;S. Kodaira

Dialogues towards integrated boundary current observing and forecasting systems, Ocean Observations Physics and Climate Panel, Webinar Series #3, The Kuroshio system, The modeling component

综合边界流观测和预报系统的对话，海洋观测物理和气候小组，网络研讨会系列

• 发表时间: 2021
• 作者: Miyazawa;Yasumasa
• 通讯作者: Yasumasa

Ocean state forecast in Japan Coastal Ocean Predictability Experiment (JCOPE)

日本近海海洋预报实验（JCOPE）的海洋状态预报

• 发表时间: 2021
• 作者: Miyazawa;Yasumasa
• 通讯作者: Yasumasa

北西太平洋四次元アンサンブル変分法予測システム

西北太平洋四维集合变分预报系统

• 发表时间: 2022
• 作者: 川畑拓矢;上野玄太;中下早織・榎本剛;宮澤泰正
• 通讯作者: 宮澤泰正