■発表要旨
１．プロジェクトの目的
地球シミュレータ資源を活用せずには不可能な四次元変分法最適化理論を用いた最先端の全球大気海洋陸域結合データ同化システムを開発・高度化することにより、精度の良い初期値化・再解析データセットを構築し、季節から経年スケールの気候変動の解析・予測の向上に貢献する。
２．今年度当初の計画
結合モデルの改良と一体化した四次元変分法フル結合データ同化システムの高度化を行うとともに、その改良プラットフォーム上でのアンサンブル気候値実験及び随伴モデルによる結合感度実験等を実施して気候値再解析プロダクトや逆解析データセットを作成する。これらの品質評価によりシステム性能を評価し、季節変動や水循環変動の解析と予測に資するメタデータを提供する。
３．今年度得られた成果、および達成度
＜成果＞
物理・計算両面の実効性を高めた四次元変分法フル結合データ同化システムを適用してアンサンブル気候値再解析実験を行い、大気海洋相互作用パラメータである水・熱・運動量交換のバルク係数を最適化することにより、季節変動過程の再現性を整合的に向上させることに成功した。具体的には、共生他課題からの技術協力によって放射スキームと陸面モデルMATSIROの導入・改良を行い、さらにハワイ大学IPRCとの共同研究により診断的な層雲スキームを組み込むことにより、下層雲の空間分布や海面水温及び風等のモデル気候場自体を改善した。次に、このような結合モデルの改良と一体化させたアンサンブル気候値同化によるバルク係数の最適化によって、例えばストームトラックの強度や位置及びインドモンスーンにともなう降水量の季節変化や日本付近の梅雨前線の強度及びその北上といったプロセスの再現性を一層向上させることができた。ユーラシア大陸上の水循環プロセスの再現性についても他の再解析データと遜色ない結果が得られた。また、アジョイントモデルによる感度解析から降水の水蒸気源を同定するツールを作成して水蒸気の逆追跡を行い、従来の診断的見積りとの比較検証から結果の妥当性を確認した。さらにまた、気候値結合同化では経年変動に関する修正は行っていないにもかかわらず、修正バルク係数を用いた長期予測実験は経年変動場の改善を示した。この結果は結合同化による季節から経年変動の予測可能性の向上を示唆しており、初期値化予測実験による実証にチャレンジしたい。以上に加えて海洋単体同化システムによる長期再解析データ(1986年～2004年の19年間)を構築した。対象とした再解析期間におけるニーニョ３海域でのSST観測値と同化結果の平均二乗誤差は0.78Kであり、その誤差はシミュレーション結果の1.87Kに比べて著しく軽減されること、修正された海面フラックス場も近年の衛星プロダクトと良い整合性を示すこと、Argoデータ等の同化により亜表層水塊構造の再現性が向上すること等を確認した。
＜達成度＞
- 結合データ同化システム関係：70% (残は1996/97/98年再解析データ関係)
- MPI・高速化： 100%
- 気候値再解析実験：90% (残は詳細解析)
- 海洋長期再解析：100%
総じておおむね順調に履行している。