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Development of a new probabilistic expression for short-period precipitation forecast based on a large ensemble

基于大集合的短期降水预报新概率表达式的发展

基本信息

批准号：
21K13996
负责人：
雨宮新
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

2022年度は小課題4のクラスター解析と関連づけたアンサンブルデータ同化手法の開発を進めた。対流性降水のような現象では系の時間発展における非線形性により背景誤差分布がガウス分布と大きく異なるため、ガウス分布を前提としたカルマンフィルタの理論に基づくデータ同化手法が非効率となることがありうる。そこで、局所数値天気予報モデルSCALE-RMにおいて既存の局所アンサンブル変換カルマンフィルタ(LETKF)の代わりに、系の背景誤差分布がガウス分布と大きく異なる場合に有力となる局所粒子フィルタ(LPF)をLETKFを拡張する形で実装した。LPFのリサンプリングにおけるランダムな粒子の選択に伴う空間的な非整合の問題に対応するため、同化に用いる変換行列を全格子点で計算する代わりに、空間的に粗視化した格子点で計算し補間する手法を導入した。また、LPFとLETKFを併用することで背景誤差の混合ガウス分布を想定した同化手法も可能にした。傾圧不安定を模した理想実験において、動作の確認及び計算性能の比較を行い、比較的小さなメンバー数においてもLPFが安定して動作し、LETKFに比べて性能で大きく下回らないことを確認した。また、アンサンブル数に対する計算時間の依存性を比較し、アンサンブル数が大きくなると理論通りLPFがLETKFより計算効率で上回ることを確かめた。以上により、大アンサンブルを用いて対流性降水の理想実験を行う準備を整えた。

In 2022, the development of small task 4: analysis and correlation analysis The time evolution of convective precipitation is non-linear, and the background error distribution is based on the premise that the theoretical basis of precipitation is not linear. The background error distribution of the system is large and different. When the background error distribution is large and different, the background error distribution of the system is strong and the background error distribution of the LETKF is strong. LPF's selection of particles is accompanied by the problem of spatial non-integration, assimilation, transformation, calculation of all grid points, generation, spatial coarse visualization, calculation of grid points, and interpolation. The combination of LPF and LETKF can be used to determine the distribution of background errors. Pressure instability model ideal performance, operation confirmation and calculation performance comparison, comparison of small number of components, stability of LPF operation, LETKF performance comparison, next time confirmation The calculation time dependence of the LPF is compared with that of the LETKF. The above is an ideal way to prepare for the precipitation.