Understaing the boundary between predictable signal and noise toward improvement of seasonal prediction

了解可预测信号和噪声之间的界限以改进季节性预测

• 批准号: 20K04074
• 负责人: 土井 威志
• 金额: $ 2.83万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K04074/
• 关键词: 日本の月平均気温偏差の1ヶ月予測精度; シグナルとノイズの比; アンサンブル位相空間での共変動解析; 東アフリカの短い雨季の季節予測; 季節予測; 多アンサンブル; アンサンブル間相関解析; シグナルノイズ比; アンサンブル間の共変動; インド洋ダイポールモード現象; 暖冬; 多数アンサンブル予測; 季節予測可能なシグナル成分; 予測不可能なノイズ成分; 準予測シグナル

日本付近で領域平均した月平均気温偏差の予測精度の季節性を、1ヶ月先(例えば11月初旬から12月を予測する場合)の精度に注目し、「SINTEX-F」の最新版による1983-2020年の過去再予測結果(108アンサンブルメンバー平均)とNCEP/NCAR再解析データとの相関係数で評価した。線形トレンドは除去した。その結果、Persistent予測(予測開始時期の状況が持続すると仮定した予測。その精度は自己ラグ相関係数に相当)の精度を上回るのは、9月の予測のみであった。再解析データを基準として、9月の気温偏差が0.5度Cより高い年を選んで合成解析を実施したところ、エルニーニョ・南方振動の影響が大きいことを見出した。興味深いことに、12月の予測に注目し、シグナルとノイズの比(SN比: ここでは、アンサンブル平均値をシグナル、アンサンブルスプレッドをノイズとして、その比で定義した)の経年変動に注目し、SN比が平年より高い年の15年のみを対象に相関係数スキルを計算すると0.67で、それ以外の23年間で計算したスキル-0.15と比べてはるかに高精度であり(差は99%の信頼限界で有意)、Persistent予測の精度を上回ることがわかった。さらに、アンサンブル位相空間での共変動解析を実施することで、12月の日本の気温予測の鍵になるのが、インド洋熱帯域西部の高温偏差や、熱帯太平洋のエルニーニョモドキ的な構造であることを示した。東アフリカでは、10-12月に短い雨季があるが、2021年は極端な干ばつにより深刻な被害を受けた。SINTEX-F季節予測システムによるシミュレーションの結果、2021年の干ばつを引き起こしたのは負のインド洋ダイポールモード現象であることを示した。さらに統計関係を利用することで、その予測が6月時点でも可能であることを見出した

Japan pay nearly で field average し た monthly average seasonal を の の 気 temperature deviation for the measurement precision, 1 first ヶ month (example え ば November ChuXun か ら December を be す る) の に attention し precision, "SINTEX -f" の latest に よ る の past again to the test results in 1983-2020 (108 ア ン サ ン ブ ル メ ン バ ー average) と NCEP /NCAR further analysis デ デ タと タと で correlation coefficient で evaluation 価 た. Linear トレ トレ ド ド ド ド remove た. Youdaoplaceholder0 <s:1> result, Persistent pretest (the <s:1> status at the beginning of the pretest が hold 続すると仮 fixed <s:1> pretest.) The そ <s:1> accuracy <e:1> is comparable to its ラグ correlation coefficient に. The <s:1> accuracy を was measured last time at る and in September at みであった. To parse デ ー タ を benchmark と し て, September の 気 temperature deviation が 0.5 degrees C よ り を choose high い years ん で synthesis analytic を be applied し た と こ ろ, エ ル ニ ー ニ ョ, southern vibration の が affected き い こ と を see out し た. Deep interest: とに とに, December <s:1> pre-test に pay attention to に, シグナ とノ とノ ズ ズ <s:1> ratio (SN ratio:) こ こ で は, ア ン サ ン ブ ル on average numerical を シ グ ナ ル, ア ン サ ン ブ ル ス プ レ ッ ド を ノ イ ズ と し て, そ の than で definition し た) の 経 years - に attention し, SN ratio が leap year よ り high い の 15 years の み を like に seaborne phase coefficient of masato ス キ ル を computing す る と 0.67 で, そ れ calculated で の 23 years beyond し た ス キ ル - 0.15 と than べ て は る か に high-precision で あ り (poor は 99% の 頼 limit で intentionally), Persistent to を の measurement last time る こ と が わ か っ た. さ ら に, ア ン サ ン ブ ル phase space で の altogether - dynamic analytic を be applied す る こ と で, December の Japan の の 気 temperature to test key に な る の が, イ ン ド the western 帯 domain の high temperature deviation や, hot 帯 Pacific の エ ル ニ ー ニ ョ モ ド キ な structure で あ る こ と を shown し た. East ア フ リ カ で は, short oct.-dec に い rainy season が あ る が, dry 2021 は extreme な ば つ に よ り deep な murdered を by け た. SINTEX -f season be シ ス テ ム に よ る シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の results, dry 2021 の ば つ を lead き up こ し た の は negative の イ ン ド ocean ダ イ ポ ー ル モ ー ド phenomenon で あ る こ と を shown し た. さ ら に statistics department of masato を using す る こ と で, そ の be が June point で も may で あ る こ と を shows し た

项目成果

シグナルノイズ比は季節予測精度を暗に示すのか?-日本周辺における1ヶ月先の気温予測の精度調査 より-

信噪比是否意味着季节性预报的准确性？ - 来自对未来一个月日本各地气温预报准确性的调查 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 杉本憲彦;藤澤由貴子,安藤紘基;高木征弘;AFES-Venusチーム;ALEDAS-Vチーム;樋口篤志;福留脩太・浅野公之・岩田知孝;平島寛行・大澤光;土井 威志・野中 正見・Swadhin Behera
• 通讯作者: 土井 威志・野中 正見・Swadhin Behera

2021年に発生した東アフリカの極端な干ばつの季節予測可能性と負のインド洋ダイポールモードの影 響についてーSINTEX-F季節予測シミュレーションの結果よりー

论2021年东非极端干旱的季节可预测性及印度洋负偶极模的影响 - 基于SINTEX-F季节预测模拟结果 -

• 发表时间: 2022
• 作者: 樋口篤志;本多嘉明;中島孝;石坂丞二;弓本桂也;堀之内武;中島正勝;木村俊義;橋本真喜子;棚田和玖;村上浩;土井 威志・Swadhin Behera,山形 俊男
• 通讯作者: 土井 威志・Swadhin Behera,山形 俊男

Wintertime Impacts of the 2019 Super IOD on East Asia

• DOI: 10.1029/2020gl089456
• 发表时间: 2020-09-28
• 期刊: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Doi, Takeshi;Behera, Swadhin K.;Yamagata, Toshio
• 通讯作者: Yamagata, Toshio

Predictability of the Super IOD Event in 2019 and Its Link With El Nino Modoki

• DOI: 10.1029/2019gl086713
• 发表时间: 2020-04-16
• 期刊: GEOPHYSICAL RESEARCH LETTERS
• 影响因子: 5.2
• 作者: Doi, Takeshi;Behera, Swadhin K.;Yamagata, Toshio
• 通讯作者: Yamagata, Toshio

2019 年に発生した極端に強いインド洋ダイポールモード現象-その予測可能性とエルニーニョモドキ 現象との関係-

2019年发生的极强印度洋偶极子——它的可预测性及其与厄尔尼诺莫多基的关系——

• 发表时间: 2020
• 作者: R. Matsumoto;S. Ohkawa;千葉崇，西村裕一;土井 威志・Swadhin Behera・山形 俊男
• 通讯作者: 土井 威志・Swadhin Behera・山形 俊男