Transcript 1/36度中領域モデル

熊野灘海流予測システム開発
進捗状況報告
2007.12.25
（株）三菱総合研究所
熊野灘海流予測システム
• 内容
– 熊野灘で作業中である、地球深部探査船「ちきゅ
う」のために海流予測を行う
• 黒潮の変動を数キロメートルのオーダーで予測
– JCOPEをネスティング
» 日本近海1/36度モデル（同化あり）
» 熊野灘1/108度モデル（同化なし）
– 現在、1/36度モデルを使って2003年から2004年ま
での再解析を実行中
システムの概要
海洋モデル： 1/36度中領域モデルと1/108度
小領域モデルによるネスティングモデル
海表外力
NCEP/NCAR
Reanalysis
側面境界条件
JCOPE2
Reanalysis
& Forecast
QuikSCAT
1/108度
1/36度
データ同化(1/36度モデルのみ)
Data Assimilation (3DVAR,IAU)
衛星海面水温
SST data
衛星海面高度
SSH data
現場観測水温・塩分
ARGO/ship data (T/S)
1/36度モデル
• JCOPEモデル（POMベース）を利用
– プリミティブ方程式
• ブシネスク近似、静水圧近似
– 水平1/36度、鉛直45層、s座標系
– モード分割法
• 自由表面波と内部波を別々に解く
• 地形はJTOPO30(1/120度間隔)から作成
• 海面高度、水温、塩分濃度、東西方向流速、
南北方向流速を出力（2日平均値）
1/36度モデルの領域
1/12度モデル
JCOPE2（117-180E,12-62N）
1/36度中領域モデル
（133-142E,28-36N）
1/36度大領域モデル
（125-148E,28-44N）
１/36度モデルの特徴と使い方
1/36度中領域モデル
（133-142E,28-36N）
計算負荷が少ない
→1週間毎の予測計算に利用
1/36度大領域モデル
（125-148E,28-44N）
計算負荷が大きい
→1ヵ月毎の予測計算に利用
長期的な予測に有効
例：九州南東からの小蛇行の伝
播の影響
これまでの作業（概要）
• 地形データの作成
– 圧力勾配項の誤差に注意
• FRSの効果を中領域モデルで検証
– 1/108度モデルで導入
• 水温・塩分移流項の高精度化
– FCT (Flow Collected Transport)の導入
• データ同化の設定
– JCOPE用にチューニングされた最新バージョン
を使用
• 倍調和型の水平粘性・拡散係数を導入
– 数値誤差の低減
FRSの効果を検証
FRS→Flow Relaxation Schemeの略
1/36度モデルの計算結果
JCOPE2計算結果
i  ex  (1   )m
1
  1  tanh( (i  1))
2
i  1,2,  ,10
格子のインデックス（i=1が境界）
1.2
・境界では外側モデルの計算結
果を与える
1
α

0.8
・内側ではα：１－αの割合で外側
モデルと内側モデルの計算結果
を混ぜ合わせる
0.6
0.4
0.2
0
1
2
3
4
5
6
i
i
7
8
9
10
計算結果 (海面高度場)
通常の境界条件
JCOPE2再解析値
FRS （T・S、境界から4格子分）
計算結果 (海面高度場,100日目)
通常の境界条件
FRS （T・S、境界から4格子分）
JCOPE2再解析値
海洋速報
135
140
FRSを導入することで、黒潮流路の再現性が向上する
145
再解析値の比較 （海面流速絶対値）
JCOPE2
1/36度中領域モデル※1
黒潮流速の強化が確認できる
※1 : 水平粘性・拡散はスマゴリンスキーモデルで算出
再解析値の比較 （海面流速絶対値）
136E線上での海面流速最大値(m/s)
3.5
1/36度中領域モデル
JCOPE2
3.0
2.5
2.0
1.5
JCOPE2
1.0
JUL AUG SEP
1/36度中領域モデル※1
潮岬先端から東方に向かって生じる強流帯が強
化された
※1 : 水平粘性・拡散はスマゴリンスキーモデルで算出
海面
水深5m
ノイズ
水深10m
水深50m
136.75E,33.20Nでの流速絶対値
時系列
深
さ
JCOPE2
1/36度中領域モデル※1
高解像度化したことにより流れの変化を細かく表現できている
※1 : 水平粘性・拡散はスマゴリンスキーモデルで算出
倍調和型水平粘性・拡散の効果
・海面における流速絶対値
スマゴリンスキーモデル
倍調和型
2
2


4 
xk xk xk xk
倍調和型水平粘性・拡散の効果
・海面における流速絶対値
スマゴリンスキーモデル
倍調和型
水平粘性・拡散を倍調和型で計算することによりノイズが消えた
今後は倍調和型を採用
今後の予定
•
•
•
•
中領域モデルの高度化、予測可能性等の精度検証
大領域モデルの予測可能性等の精度検証
1/108度小領域モデルの構築、精度検証
中領域モデルと小領域モデルの結合
1/108度
1/36度