Development of solar radiation data assimilation method to improve the accuracy of rainfall prediction

开发太阳辐射数据同化方法提高降雨预报精度

基本信息

批准号：
22K04336
负责人：
森脇亮
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Ehime University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04336/
关键词：
データ同化日射量局地気象降水予測

项目摘要

本研究では「雲の有無やその厚さによって刻一刻と変化する地上日射量は同化データとして有用である」ことに着目し，従来は用いられてこなかった日射量の減衰量を気象予測モデルにデータ同化する手法を開発し，降雨予測の精度向上における新たなデータ同化手法の有効性，及び同化に使用する日射量データの空間的・時間的な密度（粒度）が降雨予測の精度に与える影響について評価することを目的としている．本研究では三点の問い（①日射量データ同化の理論構築，②雲水量鉛直分布の導出方法の確立，③データ同化に有効となる日射量の空間的な範囲と時空間的な密度（粒度）の検討）に取り組むこととしている．令和４年度は，主に③データ同化に有効となる日射量の空間的な範囲と時空間的な密度（粒度）の検討に着手しており，時空間的に密な日射量の観測網を独自に展開できるようにするために自立型のリアルタイム日射量モニタリングシステムの開発を行った．多くの観測機器のフィールドへの設置を容易にするには，低コスト，独立電源，リアルタイムでのデータ取得が必要となる．気象測器メーカーが提供している簡易日射センサー，マイコンボード，クラウドサービスを利用することで，モバイルバッテリーによるリアルタイムでのデータ取得が可能となった．省電力化のため，電力制御ボードを用いて，システム起動，時刻・電源電圧・日射強度の取得，SDカードへの書き込み，クラウドへのデータ送信し，その後システムをスリープさせた．日中はこれを1分毎に行い夜間はスリープさせ続けた．制御回路を用いる場合と用いない場合で約9倍の電力消費の差が確認された．簡易日射センサーと一般的な日射センサーを併設して計測値を比較したところ，快晴時のデータを用いて補正する方法が有効であることが分かった．1分毎の日射強度と全天写真を比較したところ日射強度の増減と雲の有無が対応していることが確認された．

这项研究的重点是“地面太阳辐射，根据乌云的存在或不存在的不同，它可以用作同化数据”，并旨在开发一种方法来吸收太阳辐射的衰减，而太阳能辐射的衰减在过去尚未使用，该方法尚未使用，以改进天气预测模型的有效性，并在新的数据中效力，并在新数据的范围中进行了效力和精确的效果。用于同化降雨预测准确性的太阳辐射数据的空间密度（晶粒尺寸）。这项研究将解决三个问题（1）构建太阳辐射数据同化的理论，2）建立一种推导垂直云水量分布的方法，以及3）检查太阳辐射的空间范围和时空密度（晶粒尺寸），这有效地同化数据）。在2022财政年度，我们主要开始考虑太阳辐射的空间范围和时空密度（晶粒尺寸），这对于数据同化有效，并开发了独立的实时太阳辐射监测系统，以使我们能够独立地在空间和时间上观察到一个网络，以独立地部署一个网络。为了促进在现场安装许多观察设备，需要低成本，独立的电源和实时数据采集。通过使用简单的太阳辐射传感器，微控制器板和由气象仪器制造商提供的云服务，可以使用移动电池获得实时数据。为了节省能源，启动了系统，获取了时间，电源电压和太阳强度，并写入SD卡，然后将数据发送到云中，然后使用电源控制板将系统放在睡眠状态。这是白天每分钟完成的，并在晚上保持睡眠状态。使用和不使用控制电路之间证实了约9次功耗的差异。当将测量值与简单的太阳辐射传感器和一般太阳辐射传感器进行比较时，发现使用清晰数据校正数据是有效的。每分钟将太阳强度与整个天空照片进行比较时，可以证实太阳强度的增加或减小以及是否有云对应。