地球科学におけるデータ同化システムの開発

1.エルニーニョモデルへの海面高度データ同化アンサンブルカルマンフィルター・平滑化手法を用いて、大気海洋結合モデルに海面高度データを同化し、大気・海洋の状態変数の推定を行った。結合モデルにアンサンブル手法を用いた初の例であると考えられる。モデル自体は比較的簡単な設計であるが、その非線型性を生かすアンサンブル同化手法を、データの情報を取り入れるに十分なアンサンブルメンバー数で実行することで、現実に近い推定が可能であることを示した。同化した海面高度が適切に推定できることは当然のこととして、他の変数、例えば海面水温の推定値も独立に観測された水温データと整合性のあるものであった。海上風の推定値も独立な観測データと調和的であったが、太平洋西部での西風に限り再現性が悪いことが分かった。2.リングカレント構造解析のためのデータ同化実験磁気圏電場ポテンシャル・プラズマシートのイオン密度・温度を未知変数としてデータ同化を行い、磁気圏イオンフラックスの時間変動のシミュレーションモデルを、IMAGE衛星で観測される高速中性粒子(ENA)のデータに合うように修正するプログラムを開発した。また、簡単のために電場等が時間的に変化しないと仮定をおいた上で、別のシミュレーションから生成したテストデータを用いて同化の実験を行い、テストデータを生成したシミュレーション結果をうまく再現することも確認した。さらに、このデータプログラムを用いて、実際のIMAGE衛星のENAデータの同化にも着手し、元のシミュレーションモデルのどこを修正すれば、実際のデータがうまく説明されるかについての解析を進めた。

1.エルニーニョモデルへの海面高度データ同化アンサンブルカルマンフィルター・平滑化手法を用いて、大気海洋結合モデルに海面高度データを同化し、大気・海洋の状態変数の推定を行った。結合モデルにアンサンブル手法を用いた初の例であると考えられる。モデル自体は比較的簡単な設計であるが、その非線型性を生かすアンサンブル同化手法を、データの情報を取り入れるに十分なアンサンブルメンバー数で実行することで、現実に近い推定が可能であることを示した。同化した海面高度が適切に推定できることは当然のこととして、他の変数、例えば海面水温の推定値も独立に観測された水温データと整合性のあるものであった。海上風の推定値も独立な観測データと調和的であったが、太平洋西部での西風に限り再現性が悪いことが分かった。2.リングカレント構造解析のためのデータ同化実験磁気圏電場ポテンシャル・プラズマシートのイオン密度・温度を未知変数としてデータ同化を行い、磁気圏イオンフラックスの時間変動のシミュレーションモデルを、IMAGE衛星で観測される高速中性粒子(ENA)のデータに合うように修正するプログラムを開発した。また、簡単のために電場等が時間的に変化しないと仮定をおいた上で、別のシミュレーションから生成したテストデータを用いて同化の実験を行い、テストデータを生成したシミュレーション結果をうまく再現することも確認した。さらに、このデータプログラムを用いて、実際のIMAGE衛星のENAデータの同化にも着手し、元のシミュレーションモデルのどこを修正すれば、実際のデータがうまく説明されるかについての解析を進めた。