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

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。

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。