アンサンブル感度解析を用いた熱帯低気圧進路の予測可能性に環境場が与える影響の解明

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本研究の目的は、熱帯低気圧に代表される熱帯・亜熱帯の総観規模からメソスケールの擾乱に伴う水蒸気変動がもたらす大気の誤差成長の特性を、アンサンブル感度解析とデータ同化の手法を利用して明らかにすることである。本研究では、水蒸気関連量の観測に含まれる非線形性を適切に扱える変分法と、水蒸気変動に伴う予報誤差分布の変化を反映できるアンサンブル手法を組み合わせた最尤法アンサンブルフィルタ（MLEF）と、熱帯・亜熱帯の擾乱を表現できる領域非静力学モデルNCEP MSMを組み合わせた同化システムを構築して、アンサンブルデータ同化実験とその結果に対する感度解析を行い、誤差成長の特徴とその要因を調べる。今年度は、2019年台風第19号の進路予報に対するアンサンブル感度解析に基づいて行った感度実験の結果を解析し、感度解析の有用性を裏付けるとともに、潜熱によって駆動される対流運動が熱帯低気圧進路に影響を及ぼす大規模な循環場を変化させうることを示す結果を得た。さらに同化システムの構築に向けて、MLEFを高次元モデルへ適用するために必要となる局所化手法に関する比較実験を行い、非線形観測に対して線型性を仮定した同化手法よりも安定して高い性能を得られることと、最適化手法によってスピンアップに違いが現れることを明らかにした。またNCEP MSMでアンサンブル予報を行うための初期摂動作成法を実装し、6月と8月の東シナ海上の低気圧事例を対象としたアンサンブルシミュレーションとアンサンブル感度解析を行った。どちらの事例からも東シナ海上の特徴的な水蒸気構造が低気圧の発生・発達の予測可能性に影響を及ぼすことが示唆された。これらの研究結果を踏まえ、本格的にアンサンブル同化システムの構築に取り組み、観測システムシミュレーション実験によるシステムの検証を開始した。