短期気候変動の予測可能性および変動メカニズムの研究
Study on the Predictability of Climate Variations and Their Mechanisms
升本 順夫 (海洋研究開発機構 地球環境変動領域 短期気候変動応用予測研究プログラム)
Yukio Masumoto
大気海洋系短期気候変動のリアルタイムでの季節予測を継続的に行い、猛暑･冷夏、旱魃の危険性の予測にも利用可能な情報を発信する。同時に、この予測に用いたシミュレーション結果の解析から、短気気候変動のメカニズムに関する理解を更に深める。また、季節予測に用いる大気海洋結合モデルの高度化を推進し、より長期の予測可能性の調査を行う。
1) SINTEX-F1モデルを用いたリアルタイム短期気候変動予測実験を継続し、予測結果を公開する。
2) 予測実験結果などを解析し、ENSO, ENSOもどき、IOD、亜熱帯ダイポールなどの気候変動モードのメカニズム及びそれらの予測可能性に関する研究を行う。
3) 海氷モデルや陸面過程も含んだSINTEX-F2の改良と最適化を継続するとともに、データ同化手法の高度化の検討を行う。
SINTEX-FモデルのES2上での最適化の問題は依然として残っているが、SINTEX-F1によるリアルタイム季節予測実験とSINTEX-F2の高度化のための計算を中心として、感度実験なども適宜行い、計画通りに利用している。
1) 12ヶ月および24ヶ月リアルタイム気候変動予測実験を毎月行い、予測結果を国内外の研究者や現業機関等（IRI, APCC, IIT, CLIVARなど）へ配信するとともに、JAMSTECのウェブページを通じて公開している。2010年から2011年にかけて発生したラニーニャ現象は2011年夏季に一旦弱まった後、再びラニーニャ現象が復活しているが、このラニーニャ現象の復活についても、その振幅やタイミングも含めて予測に成功した。また、これらの成果は国内外のメディア等にも注目され、オーストラリアではSINTEX-F1の予測結果を農家や畜産業者が直接利用するまでになっている。
2) 南部インド洋および大西洋に発達する亜熱帯ダイポールモードの季節・経年変動機構とそれらの予測可能性研究を進めた。その結果、両大洋において、亜熱帯ダイポールは６〜９ヶ月程度の予測可能性を持つことが分かった。比較的インド洋での亜熱帯ダイポールの予測精度が高いが、両者とも南半球の秋に予測の障壁があることが分かった。また、亜熱帯ダイポールの経年変動は、南半球の春から夏に発達する季節変動の変調として現れ、海洋の表層混合層の変動によって大気海洋間の海面熱フラックスの効果が大きく変わることが重要であることが明らかとなった。
さらに、国内外の研究者らとの共同研究を通じて、SINTEX-Fの結果を用いた多くの成果を発信した。
3) SINTEX-F2を用いて、北半球での熱帯低気圧の活動度と関連する大規模場の再現性を評価し、熱帯低気圧の発生頻度とその構造、熱帯低気圧に対する海洋の応答などを現実的に再現していることを確認した。解像度が良くなったため熱帯低気圧の構造等の再現性が良くなったことに加え、中解像度のSINTEX-F1に比べて海面水温が高く、大気の風の鉛直シアーが弱まり、対流圏中層で相対湿度が高くなる等、大規模場の変化も大きく影響を及ぼしていることが分かった。
(年度当初の研究計画を全て達成した場合を100%として数値で示してください。複数の目標があった場合は、それぞれについて達成度を数値で示してください。)
1) 95%
ES2上でのSINTEX-Fのパフォーマンスに問題は残るが、割り当てられた計算ノード時間を有効に使い、当初の計画通りに進んでいる。
2) 95%
計画通りに解析を進めており、インド洋や大西洋における亜熱帯ダイポールモード現象の予測可能性に関する新たな知見を得た。
3) 90%
SINTEX-F2のチューニングを進めるとともに、再現された台風に関する解析を行う等、結果の比較解析も順調に進んでいる。海洋モデルに残された並列化に関連する問題は解決すべく検討中である。
SINTEX-F1による毎月のリアルタイム季節予測実験やSINTEX-F2のテスト計算等を行うとともに、各種感度実験を行うなど、計画通りに計算機資源を利用している。
(ベクトル化、並列化チューニング等、計算機資源を有効利用するために行ったこととその効果を記載してください。)
SINTEX-F2の最適化をNECへ委託して行った。MPIプロセスの割当の検討やループ交換によるベクトル長の拡大を通じて効率化を図るとともに、コンパイラオプションでどの程度の効率化が図られるかの検討を行った。その結果、PROGINFの実時間比較では1%程度の改善に留まっているが、FTRACEのCPU時間の比較では28%程度改善された。しかし、大幅な効率化には、プログラムコード全体の見直し、書き換えが必要と判断し、これ以上の最適化は断念することとした。
該当なし。
1) Weekly Times, Australia May 25 2011
2) Weekly Times, Australia August 17 2011
3) Business Line, The Hindu, India April 13 2011
4) N-TV, Germany April 25 2011
http://www.n-tv.de/wissen/Hitzewelle-war-Naturphaenomen-article3175891.html
5) AFPBB NEWS, Japan October 5 2011
http://www.afpbb.com/article/disaster-accidents-crime/disaster/2832708/7872333?utm_source=afpbb&utm_medium=topics&utm_campaign=txt_topics
6) National Geographic, Japan November 2011
http://nationalgeographic.jp/nng/article/20111101/289205/
7) NTT Communication, Japan December 2011
http://www.nttcom.co.jp/comzine/no103/wise/index.html
8) NHK World December 2011