Assimilation of new-generation satellite observations and understanding of interaction between tropical cyclone and upper atmosphere

新一代卫星观测同化及热带气旋与高层大气相互作用的认识

基本信息

批准号：
19H01973
负责人：
岡本幸三
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Japan, Meteorological Research Institute
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、２つの課題「１. 衛星データ同化の高度化による、高精度な大気上層解析場の構築」「2. この解析場を用いた、台風と大気上層場の相互作用メカニズムを解明」からなる。課題１では、3つのサブ課題（①ひまわり全天候同化、②マイクロ波陸域利用、③衛星風ライダー（DWL）利用）を進めている。サブ課題①では、雲を考慮した観測誤差モデルの高度化（相関を考慮）やバイアス補正、最新版の放射伝達モデルを導入した。同化実験から特にバイアス補正の影響が大きいことが分かった。サブ課題②は、動的にマイクロ波陸上射出率を推定する手法を開発し、降水判定処理が予測改善に大きな影響を与えることが分かった。サブ課題③は、DWLを搭載したAeolus衛星同化処理を改良し、上層風場の更なる改善や台風の進路予測を改善した。課題２では、④寒冷渦等の影響評価、⑤台風外出流の影響調査、⑥トラフや偏西風との相互作用評価、という３つのサブ課題を実行している。サブ課題④は、2018年台風第12号について、非静力学大気波浪海洋結合モデルを用いて数値計算を実施し、台風予測不確実性への影響は海洋結合よりも大気初期値の方が大きいことが分かった。さらに海洋結合の効果は、台風域の潜熱や降水量の減少、強化抑制だけでなく、寒冷渦域での潜熱や降水量減少、高渦位分布にも影響し、台風進路予測にも影響を与えることが分かった。サブ課題⑤では、2019年台風第15号が過去最強の強度で上陸した理由を明らかにするため数値計算を行った。日本沿岸の水温・大気の条件が台風にとって好ましかった一方で、台風の構造は理論が示すような外出流の構造では決められず、理論に課題があることが示唆された。サブ課題⑥では、2021年の台風について総観場を調査し、台風第8号の不規則な進路や台風第19号の大きな進路予報誤差に上層擾乱が影響していた可能性を示した。

本研究重点关注两个问题：1.通过提高卫星数据同化的复杂性，建立高精度的高层大气分析场；2.利用该分析场阐明台风与高层大气场之间的相互作用机制。在任务1中，我们正在推进三个子课题：（1）向日葵的全天候同化，（2）陆地微波的利用，以及（3）卫星测风激光雷达（DWL）的利用。对于子任务1，我们改进了考虑云（考虑相关性）的观测误差模型、偏差校正，并引入了最新版本的辐射传输模型。同化实验表明，偏差校正的影响尤其大。对于子问题②，我们开发了一种动态估算微波地面发射率的方法，发现降水测定处理对改进预测有显着影响。子课题③是改进搭载DWL的风神卫星的同化处理，进一步完善高层风场，提高台风路径预测。在任务2中，我们正在开展三个子任务：（4）评估冷涡等的影响，（5）调查台风流出的影响，以及（6）评估与低压槽和西风的相互作用。分主题④是利用非静水力大气-波浪-海洋耦合模型对2018年第12号台风进行数值计算，发现大气初值对台风预报不确定性的影响大于海洋这就是我发现的。此外，海洋耦合效应不仅使台风区潜热和降水减少，而且影响冷涡区潜热和降水的减少以及高涡势的分布，从而影响台风路径我发现它给出了。在子任务5中，我们通过数值计算来阐明2019年第15号台风以有史以来最强强度登陆的原因。虽然日本沿岸的水温和大气条件有利于台风发生，但台风的结构并不能像理论所建议的那样由外流结构决定，这表明理论存在问题。在子问题⑥中，我们对2021年台风的天气场进行了研究，发现高空扰动可能影响了8号台风的不规则路径和19号台风路径预测的较大误差。