4次元変分同化手法の全球エアロゾル気候モデルへの導入と気候影響評価に関する研究

4维变分同化方法引入全球气溶胶气候模型及气候影响评估研究

基本信息

批准号：
09J03928
负责人：
弓本桂也
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

特別研究員申請時の年次計画(2年目)に鑑み、本年度は物質輸送モデルへのデータ同化手法の導入とその検証に重点を置き研究を行った。まず、全球エアロゾル気候モデルSPRINTARSに4次元変分法の導入を行った。SPRINTARSから気象計算を取り除き、外部データによって駆動するオフライン版のSPRINTARSを構築、そのオフライン版SPRINTARSを対象にアジョイントモデルを導出し、SPRINTARS/4D-Var同化システムを開発した。開発した同化システムに対して、理想的な仮想観測データを用いることによって、SPRINTARS/4D-Varの実行可能性を確認するとともに、本研究の最終目標の一つであるSPRINTARS/4D-Varを用いたエアロゾルの排出源逆推定が現実的に実行可能であることを確認した。また、実際の衛星観測データを用いた同化実験にも着手しており、東アジア域の土壌性粒子(黄砂)に適用し、発生源強度・分布の逆推定を行った。この結果は、日本気象学会2010年度春季大会にてポスター発表を行った。また、本年度は日本学術振興会優秀若手海外派遣事業を利用し、米国Harvard大学Daniel Jacob教授のグループと8ヶ月に及ぶ共同研究を行った。現地では、世界的に広く利用されているGEOS-Chemモデルにアンサンブルベースのデータ同化手法を導入したデータ同化システムを構築し、いくつかの同化実験を行った。打ち上げが計画されている静止地球観測衛星は従来の極軌道衛星に比べ、時空間に渡って高密度のデータの取得が期待されている新しい観測手段である。本研究では、静止地球観測衛星を仮想したデータと従来の観測を仮想したデータの同化実験の比較を行い、東アジア域の大気汚染を正確に予報するためには、静止地球観測衛星による観測データが非常に有効であることを確認した。この結果は、日本気象学会2010年度秋季大会にて発表済みである。最後に特筆する事項として、2010年度の日本気象学会山本正野論文賞を受賞した。受賞論文は本研究計画の基礎を担った研究である。

鉴于申请特约研究员职位时的年度计划（第二年），今年的研究重点是在大众交通模型中引入数据同化方法并进行验证。首先，我们在全球气溶胶气候模型 SPRINTARS 中引入了四维变分方法。我们从SPRINTARS中删除了天气计算，构建了由外部数据驱动的SPRINTARS离线版本，导出了SPRINTARS离线版本的伴随模型，并开发了SPRINTARS/4D-Var同化系统。通过对所开发的同化系统使用理想的虚拟观测数据，我们证实了SPRINTARS/4D-Var的可行性，也证实了使用SPRINTARS/4D-Var的可行性，这也是本研究的最终目标之一。实际上可以反向估计气溶胶的排放源。我们还利用实际的卫星观测数据开始了同化实验，并将其应用于东亚的土壤颗粒（黄沙），反推源强度和分布。结果在日本气象学会 2010 年春季会议上以海报形式展示。此外，今年我们利用日本学术振兴会杰出青年海外派遣计划，与美国哈佛大学丹尼尔·雅各布教授课题组进行了为期8个月的联合研究。在现场，我们构建了资料同化系统，将基于集合的资料同化方法引入到全球广泛使用的GEOS-Chem模型中，并进行了多次同化实验。计划发射的地球静止地球观测卫星是一种新的观测工具，预计能够比传统的极轨道卫星在时间和空间上以更高的密度获取数据。在这项研究中，我们将比较来自对地静止地球观测卫星的假设数据的同化实验和来自假设的常规观测的数据被证实是非常有效的。这些结果已在日本气象学会2010年秋季会议上公布。最后，我想提一下，2010年我获得了日本气象学会颁发的山本正野论文奖。获奖论文是该研究计划的基础。