4次元変分同化手法の全球エアロゾル気候モデルへの導入と気候影響評価に関する研究

4维变分同化方法引入全球气溶胶气候模型及气候影响评估研究

基本信息

批准号：
09J03928
负责人：
弓本桂也
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

特別研究員申請時の年次計画(2年目)に鑑み、本年度は物質輸送モデルへのデータ同化手法の導入とその検証に重点を置き研究を行った。まず、全球エアロゾル気候モデルSPRINTARSに4次元変分法の導入を行った。SPRINTARSから気象計算を取り除き、外部データによって駆動するオフライン版のSPRINTARSを構築、そのオフライン版SPRINTARSを対象にアジョイントモデルを導出し、SPRINTARS/4D-Var同化システムを開発した。開発した同化システムに対して、理想的な仮想観測データを用いることによって、SPRINTARS/4D-Varの実行可能性を確認するとともに、本研究の最終目標の一つであるSPRINTARS/4D-Varを用いたエアロゾルの排出源逆推定が現実的に実行可能であることを確認した。また、実際の衛星観測データを用いた同化実験にも着手しており、東アジア域の土壌性粒子(黄砂)に適用し、発生源強度・分布の逆推定を行った。この結果は、日本気象学会2010年度春季大会にてポスター発表を行った。また、本年度は日本学術振興会優秀若手海外派遣事業を利用し、米国Harvard大学Daniel Jacob教授のグループと8ヶ月に及ぶ共同研究を行った。現地では、世界的に広く利用されているGEOS-Chemモデルにアンサンブルベースのデータ同化手法を導入したデータ同化システムを構築し、いくつかの同化実験を行った。打ち上げが計画されている静止地球観測衛星は従来の極軌道衛星に比べ、時空間に渡って高密度のデータの取得が期待されている新しい観測手段である。本研究では、静止地球観測衛星を仮想したデータと従来の観測を仮想したデータの同化実験の比較を行い、東アジア域の大気汚染を正確に予報するためには、静止地球観測衛星による観測データが非常に有効であることを確認した。この結果は、日本気象学会2010年度秋季大会にて発表済みである。最後に特筆する事項として、2010年度の日本気象学会山本正野論文賞を受賞した。受賞論文は本研究計画の基礎を担った研究である。

鉴于在申请特别研究人员时的年度计划（第二年），今年，我们着重于将数据同化方法引入材料运输模型并验证它们。首先，将四维变分方法引入了全球气溶胶气候模型Sprintars中。我们从Sprintars中删除了天气计算，构建了由外部数据驱动的Sprintars的离线版本，得出了sprintars离线版本的A县模型，并开发了Sprintars/4D-VAR同化系统。通过为开发的同化系统使用理想的虚拟观察数据，我们确认了Sprintars/4D-VAR的可行性，并确认使用Sprintars/4D-VAR对气溶胶发射源的倒数估计，这是本研究的最终目标之一，实际上是可行的。我们还使用实际的卫星观测数据开始了同化实验，并将其应用于东亚的土壤颗粒（黄色），以倒数估计源强度和分布。这些结果在日本气象学会的2010年春季会议上作为海报提出。此外，今年，我们使用了日本促进科学卓越的年轻外国调度项目的促进协会，与美国哈佛大学的丹尼尔·雅各布教授进行了八个月的联合研究。在本地，构建了一个数据同化系统，该系统将基于集合的数据同化方法引入了Geos-Chem模型，该模型在全球范围内广泛使用，并进行了几项同化实验。计划推出的地静止地球观测卫星是新观察方法，预计会在时间和空间中获取高密度数据。在这项研究中，我们比较了来自地理地球观测卫星的虚拟数据的同化实验与常规观察结果的虚拟数据，并确认来自地球上地球观测卫星的观察数据在准确预测东亚空气污染方面非常有效。这些结果已经在日本气象学会的2010年秋季会议上提出。最后，它被授予2010年日本气象学会山本马诺纸奖。屡获殊荣的论文是作为该研究项目的基础的研究。