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「21世紀気候変動予測革新プログラム」 2008年4月9日 台風研究打ち合わせ会 A④ （チーム名：雲解像モデリング） 「雲解像モデルの高度化と その全球モデル高精度化への利用」 研究代表者：坪木和久（名古屋大学 地球水循環研究センター） 参画研究者：増永浩彦（名古屋大学 地球水循環研究センター） 篠田太郎（名古屋大学 地球水循環研究センター） 渡部雅浩（東京大学気候システム研究センター） 青木尊之（東京工業大学 学術国際情報センター） 榎本剛（海洋研究開発機構地球シミュレータセン 研究目的 雲を精度よくシミュレーションできるように雲解像モデ ルを高度化し、その利用、及び全球モデルとの結合によ り全球モデルの高精度化に寄与すること。 雲解像モデル高度化：雲解像モデルの改良と高度化。 雲物理過程の改良（完全２モーメント化、雹、氷晶生成） 力学過程の改良（セミラグランジュ化） パラメータ改良：雲解像モデルの計算から得られるデータを利 用して、全球モデルの雲についてのパラメータを改良する。 非斉一モデル結合：非静力学雲解像モデルと静力学全球モデ ルを結合し、全球モデルの高精度化を図る。 １格子埋め込み（スーパーパラメタリゼーション） 領域埋め込み結合（双方向通信） 比較検証実験：現在気候と温暖化気候における全球モデル出 力値を用いて、主に台風の雲解像実験を行いGCMの検証を行う。 雲解像モデル “CReSS” Cloud Resolving Storm Simulator 雲スケールからストームスケールの現象のシミュ レーションを地球シミュレーターなどの大規模並列計 算機で行うことを目的とした、非静力学・圧縮方程式 系の雲解像モデル。 地球シミュレータに最適化した純国産の雲解像領域 モデルを開発することを目標として、1998年より雲解 像モデルの開発を行なってきた。（一からの開発） 詳細な雲物理過程の導入。 地球シミュレータでの実績。高精度で高効率の並列化。 多様なシミュレーション：台風、集中豪雨、雪雲、竜巻など。 毎日の気象予報実験。国内外での利用。 計画の概要 H19年度 (2007) H20年度 (2008) H21年度 (2009) H22年度 (2010) H23年度 (2011) 雲解像モデル改良 パラメータ改良 非斉一モデル結合 比較検証実験 雲物理の２モーメン ト化（雲水・雨水） セミラグ法導入 広領域予報実験、 雲解像モデルの重 パラメータ抽出 並列化 衛星による検証 双方向通信の方法 の検討 観測された台風 の実験と検証 （衛星・地上によ る検証） １次氷晶改良、２次 氷晶導入 セミラグ法のパラ メータ調整 高解像度の予報 実験、パラメータ 抽出 衛星による検証 雲解像モデルの GCMとの1格子点結合 領域結合の試行と 予備的な実験 観測された台風 と現在気候の台 風の実験（衛星・ 地上による検証） 雹のカテゴリーの導 入と豪雨や降雹への インパクト検証 予報実験継続 パラメータの解 像度依存性検討 １格子点結合による 現在気候と温 長期積分 暖化気候の台風 領域結合による東ア の実験 ジア域の実験 雲物理の検証実験 ＧＣＭの雲表現 パラメータ改良 １格子点結合の実 験の継続と検証 領域結合による熱 帯の実験 現在気候と温 暖化気候の台風 の実験（台風発生 に重点） 雲物理の検証実験 ＧＣＭの雲表現 改良のインパクト 検証 １格子点結合による GCM改善の検証 任意領域の領域結 合による実験 現在気候と温 暖化気候の台風 発生と熱帯の雲 の高解像度実験 非斉一モデル結合 雲解像モデルCReSSの重並列化：コーディングを完了。 GCM:CCSR/NIES/FRCGC GCM5,7bとの結合 ：環境省 推進費（代表：渡辺雅浩北大准教授）の範囲で、１格子１方 向結合を実施中。 AFESとの結合の検討：AFESの内挿法を開発。これについ ては、榎本さんが報告予定。 非斉一モデル結合 非斉一モデル結合（１格子・領域）によるGCMとCReSSの結合 雲解像モデルの重並列化による 任意領域、任意形状のタイリング を行う。 台風の比較検証実験 観測された台風との比較・検証：台風0423, 0418, 0613, 0704, 0709, 0711, 0712, 0715について、シミュレーション実験を実施。観 測と比較を実施。 特に0418, 0704, 0709,0711, 0712, 0715について、重並列化によ るタイル張り拡張領域を用いた方法での実験を実施した 。 主な目的と事例： 1. 台風の構造の再現性と観測の比較：短時間・高解像 度（1km）・矩形 T0613, T0712, T0715, T0709 2. 台風の急発達の再現性：長時間・解像度(1～2km)・ 矩形・タイリング T0613, T0704, T0712, T0715 3. 台風に伴う最大降水強度と最大風速の再現性：長時 間・解像度(1～2km)・タイリング T0418, T0423, T0709 初期値から５日目の 降水強度(mm/hr)の 分布。 赤線は気象庁ベスト トラック。 黒線はCReSSによる 台風の中心位置。 中心位置の誤差は 数10km程度。 2km解像度 5km解像度 AMeDASデータを用いたシミュレーション実験の検証 台風T0418（2004年9月5日）のケース 水平解像度は 2 km ・ CReSSを用いたシミュレーション結果と AMeDAS による地上観測の結果 （風、気温、降水量）の比較の時系列。 ・ 今後、散布図を作り、シミュレーションの 特性（バイアスなど）を示す。 台風0406号 （２００４年） 気象庁ベストトラック CReSS 降水強度(mm/hr) 台風0406号 （２００４年） 気象庁ベストトラック レーダーAMeDAS Best track of T0423 (central pressure; hPa) Total rainfall (mm) for 24hrs 延岡 Rainfall intensity (mm/hr) Bars:Observation Solid line: CReSS Dashed line: RSM Time (UTC) Threat score of rainfall intensity (30 mm/hr) Black line: CReSS Blue line: RSM Time (UTC) 台風に伴う降水現象を対象とした観測 宮古島－多良間島域ドップラーレーダー観測実験 赤レーダー : 多良間島 6分毎のボリュームスキャン ・PPI観測： 13 仰角 ・PPI観測： 12 仰角 + RHI観測：1方位角 青レーダー : 下地島 観測期間： ・ 2006 年 6月～ 10月 ・ 2007 年 6月～ 10月 対象とした台風 7個の台風について 観測を実施 1.T0603 2006 年 2. T0605 2006 年 3. T0613 2006 年 4. T0704 2007 年 5. T0711 2007 年 6. T0712 2007 年 7. T0715 2007 年 観測を実施した 台風のベストトラック （気象庁太平洋台風センター作成） 7 月 6 日～ 10 日 7 月 22 日～ 25 日 9 月 14 日～ 18 日 宮古島地方気象台から 半径 300 km の領域 7 月 12 日～ 15 日 台風観測の領域 9 月 13 日～ 16 日 9 月 16 日～ 19 日 T0711 T0715 T0712 T0613 10 月 3 日～ 8 日 T0605 T0704 T0603 MTSAT-IR1 で観測された T0712 の雲画像 気象庁レーダーで観測された T0712 の降水強度分布 2007 年 9 月18日 0430 JST 2007 年 9 月18日 0400 JST (JST = GMT + 9) T0712 の概観 画像は高知大学気象情報頁 (http://weather.is.kochi-u.ac.jp/)による 台風の雲分布 ・眼を囲む発達する雲域 台風に伴う降水分布 ・眼の壁雲に伴う強い降水域 ・眼の壁雲を囲む弧状の降水帯 T0712 の中心: 124.30E, 24.03N T0712 に伴う降水バンドの構造 0430 JST の T0712 の中心: 124.30E, 24.03N ドップラーレーダで観測された降水帯の反射強度分布 ・高度 3 km の水平断面図（図中の座標は T0712 の中心を原点とした極座標） 層状性降水域 対流性降水域 水色の線：2007 年 9 月 17 日 21 JST 石垣島での高層気象観測から得られた 0 ℃高度(5.8 km) 台風に関する実験の計画 観測された台風のシミュレーションと観測データによる検 証を重ねる。 現在気候で全球モデルが再現した台風について、主に 日本付近を中心に、雲解像モデルを用いたシミュレーション 実験を行う。 同様に、温暖化気候における全球モデルが予測した台 風について、雲解像モデルを用いたシミュレーション実験を 行う。 これらのために、共生プロジェクトの気象研究所の全球 20km解像度のモデルの、現在気候、温暖化気候各10年分 の結果、およびCCSRの全球モデル(MIROC)の結果を利 用させていただきたい。 台風に関する実験の計画 観測された台風のシミュレーションと観測データによる検 証を重ねる。 現在気候で全球モデルが再現した台風について、主に 日本付近を中心に、雲解像モデルを用いたシミュレーション 実験を行う。 同様に、温暖化気候における全球モデルが予測した台 風について、雲解像モデルを用いたシミュレーション実験を 行う。 これらのために、共生プロジェクトの気象研究所の全球 20km解像度のモデルの、現在気候、温暖化気候各10年分 の結果、およびCCSRの全球モデル(MIROC)の結果を利 用させていただきたい。