大気・海洋顕著現象の理解と予測
Understanding and forecasting high-impact phenomena in the atmosphere and ocean
地球シミュレータセンター 大淵 済
Wataru Ohfuchi
地球シミュレータに最適化されたコード群を用いて，主に中緯度における異常天候の予測精度向上に資する研究を実施し，様々な大気・海洋現象やプロセスのメカニズムを理解する.
主に中緯度における異常天候の予測精度向上の基盤となる(i)大気，海洋，および大気海洋結合系の変動メカニズム研究，(ii)大気海洋結合モデルの高精度化，(iii)データ同化・初期値作成手法の開発・改良，および(iv)予測可能限界に関する研究，を４つの柱として，各テーマおよび数値モデル群を相互に連携させながら研究・開発を推進する．
大気大循環モデルAFESを用いて，メキシコ湾流に伴う海面水温勾配の強弱に対する大気応答実験を行い，高解像度の人工衛星観測データ・現業解析データの解析と併せ，メキシコ湾流の影響が対流圏上層にまで達していることを明らかにした．
海氷過程を組込んだ海洋大循環モデルOFESを用いた水平解像度3kmの北太平洋シミュレーションを行った結果，中規模渦よりも小さな「サブメソスケール」の渦やフィラメント現象が解像され，強い鉛直流がサブメソスケール現象に励起され中深層まで及ぶことが明らかになった．
AFESにおけるトレーサの移流を高精度化するため，2次元セミラグランジュ法を実装し，地球シミュレータに最適化した．内挿手法はEnomoto (2008)で提案したスペクトル双3次を含む複数のスキームから選択できるようにした．また，Emanuel積雲対流スキームの雲頂の決め方，環境場との混合の鉛直分布等を見直し，熱帯の季節内振動の再現性を向上させた．
大気海洋結合モデルCFESを用いて，高解像度および中解像度で長期の積分を実施した．昨年度の各種改良を反映して，特に熱帯域の海面水温や降水量の分布が大きく改善した．また，エル・ニーニョなどの経年変動も現実的に再現されている．さらに高解像度CFESでは，西岸境界流に伴う海面高度変動やメキシコ湾流上に局在化した鉛直風なども表現されている．
AFES-LETKFアンサンブル同化システムを用い，北極海ブイによる気圧観測を取り除いた観測システム実験(OSE)を行った．北極海ブイを取り除くと，観測が減少した領域で海面気圧が低くなった．低気圧のトラッキング解析を行ったところ，低気圧は少なくなるが，ひとつひとつの低気圧は強大になるために気圧が低くなったことが分かった．また，LETKFをCFESに適用するための準備として，OFESをアンサンブル計算が可能となるように改造するとともに，CFESアンサンブル計算の実装方法に関しても検討を行った．
雲解像モデルCReSSを用いて，2006年の台風13号の降雨帯を含む広い領域を解像度75mで雲内部の構造まで計算し，多数のスーパーセルが降雨帯を構成していること，さらにそのいくつかに竜巻が発生していることを明らかにした．また，2005年12月25日の事例について，水平解像度4km，400m，70mの3重ネスティング実験を行い，雪雲に伴う竜巻の再現可能性と特徴を調べた．70m解像度の実験で，寒気の先端の前線に沿ってシミュレートされた21個の竜巻に対応する渦は，背の低い非スーパーセル型の積乱雲の下に形成されることがわかった．
全体：90%（結果の解析がやや遅れているが，必要な計算を完了した．)