Exploring the predictability limit of sudden rainfall using high-resolution ensemble forecasts

利用高分辨率集合预报探索突发降雨的可预报性极限

基本信息

批准号：
20K14558
负责人：
本田匠
金额：
$ 2.5万
依托单位：
Hokkaido University (2022)Institute of Physical and Chemical Research (2020-2021)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、ゲリラ豪雨をもたらすような急速に発達する積乱雲内における、数値天気予報の誤差の成長過程の解明を目的としている。予報誤差の成長を捉えるにあたって、わずかに異なる初期値からの高解像度シミュレーションを行い、シミュレーション間の差、すなわち予報誤差の様相に着目する。本研究の実施には、データ同化による高精度な初期値の準備と、それを用いた多数の高解像度シミュレーションが必要となる。本年度は、前年度までに開発したデータ同化システムを駆使し、高解像度シミュレーションの初期値を得るための大規模なデータ同化実験の実施に注力した。まず、新たに獲得した富岳の計算資源のもと、データ同化システムを実行する環境を整備した。その後、粗い格子間隔の計算領域を用いてデータ同化実験を開始した。得られたデータを初期値および境界値とし、内部へより格子間隔の狭い計算領域を埋め込むことで気象現象のより細かい特徴を解像する。この操作を複数行うことで、最内の計算領域では格子間隔50 mへ到達する。本年度の時点では、50 m解像度の計算領域の１つ外側の計算領域まで計算を終え、50 m解像度の計算の動作確認が出来た。上記の計算に加え、成果発表や将来の派生研究へつながる事例解析を行った。まず、開発したデータ同化システムの概要と事例解析結果を報告する論文成果を発表した。さらに、冬季の積乱雲やそれに伴う大雪事例に関しても予報誤差の成長を調査する将来研究を見据え、同じデータ同化システムを用いた大雪事例の解析を進めた。また、データ同化へ新しい数学理論を応用する可能性についても検討を行った。

这项研究旨在阐明迅速发展的云层云中数值天气预测错误的增长过程，从而导致突然倾盆大雨。在捕获预测误差的增长时，高分辨率模拟是从略有不同的初始值进行的，并着重于模拟之间的差异，即预测误差的各个方面。这项研究的实施涉及通过数据同化和使用它们的大量高分辨率模拟来制备高度准确的初始值。今年，我们专注于进行大规模的数据同化实验，以使用上一年开发的数据同化系统获得高分辨率模拟的初始值。首先，我们建立了一个基于fugaku新获得的计算资源来实施数据同化系统的环境。之后，使用具有粗晶格间距的计算区域开始了数据同化实验。所获得的数据用作初始值和边界值，通过嵌入内部晶格间距较窄的计算区域，可以解决天气现象的更精细的特征。通过执行多次操作，在最内部的计算区域达到了50 m的网格间距。截至今年，我们已经完成了50m分辨率计算区域以外的计算区域的计算，并能够确认50m分辨率计算的运行。除上述计算外，我们还进行了案例分析，从而导致结果演示和未来的衍生研究。首先，我们介绍了论文的结果，报告了开发的数据同化系统概述和案例分析的结果。此外，为了研究未来的研究，以研究冬季云层云和相关的大雪病例中预测错误的增长，我们使用相同的数据同化系统分析了大雪病例。我们还研究了将新数学理论应用于数据同化的可能性。

项目成果

期刊论文数量（21）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Advantage of 30‐s‐Updating Numerical Weather Prediction With a Phased‐Array Weather Radar Over Operational Nowcast for a Convective Precipitation System

DOI：
10.1029/2021gl096927
发表时间：
2022
期刊：
Geophysical Research Letters
影响因子：
5.2
作者：
T. Honda;A. Amemiya;S. Otsuka;J. Taylor;Y. Maejima;S. Nishizawa;T. Yamaura;K. Sueki;H. Tomita;T. Miyoshi
通讯作者：
T. Honda;A. Amemiya;S. Otsuka;J. Taylor;Y. Maejima;S. Nishizawa;T. Yamaura;K. Sueki;H. Tomita;T. Miyoshi

Towards the effective use of lightning flash observations for numerical weather prediction

有效利用闪电观测进行数值天气预报