Transcript 第二世代再解析データ比較

第二世代再解析データ比較
2012年7月17日
高玉孝平
一部のスライドにはノート欄に備考を記載している．
概要
提供データの基本情報
名称
期間
時間間隔* 水平解像度
ERA-Interim
197901-現在
6 hr
1.5***
1，37
NASA/MERRA
197901-現在
1 hr
1/2(lat)×2/3(lon)
1
3 hr
1.25
42
6 hr
1/2(lat)×2/3(lon)
72
1hr
0.5
1～7
6hr
0.5
37
1/3
1
不明
不明
NCEP/CFSR
197901-現在
JRA-55
（2013年公開予定）
195801-現在
不明
鉛直層数**
* 全てのデータセットは月毎データも提供しているが記載していない
** 1層は2次元データを意味し，複数層はP面・モデル面等で最大の層数
*** 有償でT255（モデルの計算解像度）のデータも公開している
ERA-Interim
•
期間
– 1979年1月から現在
•
モデル（大気モデル＋波浪モデル）: ECMWF IFS Cy31r2,
–
–
–
–
•
大気： T255L60，約79 km，鉛直層上端は0.1hPa
波浪：水平解像度110 km
表面：ERA-40 と ECMWF Operational Analysis のデータを使用
データ同化： 4D-var, 12時間毎
提供解像度
– 水平：1.5度
– 鉛直：37 等圧面，15 等温位面，1等渦位面， 2次元物理量
– 時間：月毎，6時間
•
利用方法
– Dee et al., 2011, The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data
assimilation system. QJRMS. 137: 553-597, DOI: 10.1002/qj.828 を引用
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.828/abstract
•
公式サイト
– http://www.ecmwf.int/research/era/do/get/era-interim
•
データ配布元
– http://data-portal.ecmwf.int/data/d/interim/
NASA/MERRA
MODERN ERA RETROSPECTIVE-ANALYSIS FOR RESEARCH AND APPLICATIONS
•
期間
–
•
モデル（大気モデル）
–
–
–
–
•
http://gmao.gsfc.nasa.gov/research/merra/
参考文献
–
•
“please acknowledge the Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) and the GES DISC for the
dissemination of MERRA.”とのこと． 下記文献を引用する形式に変更？（2012年7月17日追記）
公式サイト
–
•
水平：0.5度，1.25度
鉛直：72 σ-p面 , 42 等圧面，2次元物理量
時間：月毎，6時間，3時間，1時間（2次元物理量のみ）
利用方法
–
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大気： 緯度2/3,経度 1/2度，鉛直層はσ-p ハイブリッドの72層で上端は0.01hPa
陸面：GEOS-5 Catchment hydrology land surface model
海面：Reynolds et al. (2002)による一週間平均，1度格子
データ同化： IAU （4D-Varよりも力学的な整合性は劣るが，計算量ははるかに少ない）
提供解像度
–
–
–
•
1979年1月から現在
Rienecker, Michele M., and Coauthors, 2011: MERRA: NASA’s Modern-Era Retrospective Analysis for
Research and Applications. J. Climate, 24, 3624–3648. http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/jcli-d11-00015.1
データ配布元
–
http://cookbooks.opengrads.org/index.php?title=Recipe014:_Accessing_MERRA_data_on_FTP/OPeNDAP_with_GrADS
NCEP/CFSR
NCEP Climate Forecast System Reanalysis
•
•
期間：197901～現在
モデル（大気海洋結合モデル）
–
–
–
–
大気： GFS, T382L64， 水平約38 km，鉛直層はσ-p ハイブリッドで上端は 0.266hPa
海洋： MOM4， 赤道付近で0.25度，それ以外は0.5度，40層，最深層は4737 m
陸面： Noah
データ同化
•
•
•
•
その他の特筆されている事項
–
•
Saha, Suranjana, and Coauthors, 2010: The NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Bull. Amer. Meteor.
Soc., 91, 1015–1057. doi: 10.1175/2010BAMS3001.1 を引用
http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2010BAMS3001.1
公式サイト
–
•
水平：0.3度（表面のみ），0.5度
鉛直：37 等圧面，16 等温位面， 2次元物理量，他
時間：月毎，6時間，1時間（鉛直層数は1～7に間引きされており，変数もごく一部）
利用方法
–
•
CO2，エアロゾル，トレースガス，太陽放射の変動を考慮
提供解像度
–
–
–
•
大気: GSI, T382L64, 6時間毎
海洋: GODAS with MOM4, 6時間毎
陸面: GLADS, 24時間毎
http://cfs.ncep.noaa.gov/cfsr/
データ配布
–
–
http://nomads.ncdc.noaa.gov/data.php?name=access#cfsr
http://dss.ucar.edu/pub/cfsr.html
2013年公開予定
JRA-55
•
期間
– 195801-201231?
•
モデル （大気モデル）
– 大気：TL319L60
– データ同化：4D-Var
•
その他特筆されている事項
– 5種類の温室効果ガス濃度トレンドを考慮(JRA-25ではCO2のみ一定値)
•
提供解像度
– 不明
•
利用方法
– 不明
•
公式サイト
– なし
•
参考文献
– http://ci.nii.ac.jp/naid/110007626821
– http://www.wmo.int/pages/prog/gcos/aopcXVI/12.2_JRA-55.pdf
•
データ配布元
– 不明
同化に用いられているデータ
ERA-Interim
伝統的な観測
•
•
•
•
•
•
地上観測: Ps, 2-m T, 2-m RH. 1989船舶・海上ブイ観測: Ps, 10-m u/v. 1989ラジオゾンデ: T, u/v, q. 1989気球観測: u/v. 1989投下式ゾンデ: T, u/v, q. 1989ウインドプロファイラ： u/v
– 北アメリカ: 1994– EU,日本: 2002-
• 飛行機: T, u/v. 1989• 飛行機運航用の気象情報システム
– METAR: Ps. 2004-
ERA-Interim
衛星による radiance 観測
• 可視・赤外（ TOVS and ATOVS ）: 1989• 静止衛星による赤外放射: 2001– 晴天時のみ
• マイクロ波: 1989– 晴天時には radianceとして同化
– 曇天・雨天時には可降水量に変換して同化
• AIRS の各種データ: 2003-
ERA-Interim
その他の衛星観測
• 海上風速
– ERS-1，ERS-2: 1992– QuikSCAT: 2000/02-2009
• 対流圏上層の風 :
– 静止衛星画像解析（GOES, GMS）: 1989– MODISの解析: 2007/02-
• 気温と湿度のプロファイル（GPS radio occultation）
– CHAMP: 2001/06– COSMIC: 2006/12-
• オゾンのプロファイル: 1989• 波高: 1991/08• 雪: 2003-
NASA/MERRA
伝統的な観測
•
•
•
•
•
•
•
地上観測: 1970船舶・海上ブイ観測: 1977ラジオゾンデ: 1970気球観測: 1970投下式ゾンデ: 1970ウインドプロファイラ: 1992/05飛行機運航用の気象情報システム
– ASDAR and MDCRS: 1970-
• 表面気圧のボーガス観測: 1978-
NASA/MERRA
衛星による radiance 観測
• 可視・赤外（ TOVS and ATOVS ）: 1978/10/30• 静止衛星による赤外放射: 2001/01• マイクロ波: 1987/07-
NASA/MERRA
その他の衛星観測
• 降水量
– SSM/I: 1987/07– TMI: 1997/12-
• 海上風速
–
–
–
–
QuikSCAT: 1999/07ERS-1: 1991/08-1996/05
ERS-2: 1996/03-2001/01
SSM/I V6: 1987/07-
• 対流圏上層の風速
– 静止衛星画像解析（GOES, GMS, METEOSAT）: 1977– MODISの解析: 2002-
• オゾンのプロファイル: 1978/10-
NCEP/CFSR
伝統的な観測
•
•
•
•
•
•
地上観測: 1948海上観測: 1948ラジオゾンデ: 1948気球観測: 1948飛行機: 1962飛行機運航用の気象情報システム
– ACARS: 1992– METAR: 1997-
• 海面圧力のボーガス観測データ: 期間不明
• AMMA （アフリカモンスーンの学際的分析プロ
ジェクト）による観測: 2006
NCEP/CFSR
衛星による radiance 観測
•
•
•
•
•
•
可視・赤外（ TOVS and ATOVS ）: 1978静止衛星による赤外放射: 1997マイクロ波: 期間不明
Aqua による各種データ: 2004GOES による各種データ: 1994MetOp-A による各種データ: 2009/01-
NCEP/CFSR
その他の衛星観測
• 海上風速
–
–
–
–
ERS-1/AMI, ERS-2/AMI: 1991-2007
QuikSCAT: 2001-2009
WindSat: 2008/09SSM/I: 1993-
• 対流圏上層の風速
– 静止衛星画像解析（GOES, METEOSAT, GMS）: 1979– MODISの解析: 2004-
• 気温と湿度のプロファイル（ GPS radio occultation ）
– CHAMP: 2001/06– COSMIC: 2006/12-
• オゾンのプロファイル: 1997-
診断に有用な変数
• 表には最も高い解像度を記載している．
• MERRA が提供する3次元の高解像度データ
（ 2/3°×1/2°）は，基本的な変数についてのみ瞬
間値（GCMに与えられる初期値）として与えられ
ている．その他の3次元変数については低解像
度（1.25°）のもののみが提供されている．
• 凡例= 時間，水平解像度，鉛直層数
– 時間の単位： hr=hour, mo=month
– 鉛直層数の単位：P＝等圧面，H＝ハイブリッドシグマ，
L＝特定の高度（表面，2－m など）
基本的な変数
ERA-Interim*
NASA/MERRA
NCEP/CFSR*
東西風速
6 hr, 1.5°, 37P
6 hr, 2/3°×1/2°, 72H**
6 hr, 0.5°, 37P
南北風速
6 hr, 1.5°, 37P
6 hr, 2/3°×1/2°, 72H**
6 hr, 0.5°, 37P
鉛直風速
6 hr, 1.5°, 37P
3 hr, 1.25°, 42P*
6 hr, 0.5°, 37P
ジオポテンシャル高度
6 hr, 1.5°, 37P
6 hr, 2/3°×1/2°, 72H**
6 hr, 0.5°, 37P
表面/海面校正気圧
6 hr, 1.5°, 37P
6 hr, 2/3°×1/2°, 72H**
6 hr, 0.5°, 37P
温度
6 hr, 1.5°, 37P
6 hr, 2/3°×1/2°, 72H**
6 hr, 0.5°, 37P
比湿
6 hr, 1.5°, 37P
6 hr, 2/3°×1/2°, 72H**
6 hr, 0.5°, 37P
* GCM によって計算された平均値．
** GCMの初期値として使われる瞬間値．
Takatama et al. [2011]の診断に必要な
パラメータ
ERA-Interim*
NASA/MERRA*
NCEP/CFSR*
表面（付近）の気温
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
表面風応力
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
水平移流による加速
×
×
×
鉛直移流による加速
×
×
×
鉛直拡散による加速
×
×
1 mo, 1.0°, 37P
水平拡散による加速
×
×
×
対流による加速
×
×**
1 mo, 1.0°, 37P
重力波抵抗による加速
×
3 hr, 1.25°, 42P
1 mo, 1.0°, 37P
*全てGCMによって計算された平均値．以下のスライドでは省略．
**次スライドの乱流による加速に含まれるかもしれないが，詳細は不明．
その他の加速
ERA-Interim
NASA/MERRA
NCEP/CFSR
データ同化
(from analysis)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
力学過程*
(from dynamics)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
乱流過程*
(from turbulence)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
湿潤過程
(from moist physics)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
* 詳細は示されていないが，おそらく力学過程はグリッドスケールの加
速を，乱流過程はサブグリッドスケールの加速を意味している．
加熱（１）
ERA-Interim
NASA/MERRA
NCEP/CFSR
潜熱表面フラックス
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
顕熱表面フラックス
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
浅い対流による
×
×
1 mo, 1.0°, 37L
深い対流による
×
×
1 mo, 1.0°, 37L
大規模凝結
×
×
1 mo, 1.0°, 37L
鉛直拡散
×
1 mo, 1.0°, 37L
水平拡散
×
3 hr, 1.25°, 42P
（２つの合計）
短波放射
×
3 hr, 1.25°, 42P
1 mo, 1.0°, 37L
長波放射
×
3 hr, 1.25°, 42P
1 mo, 1.0°, 37L
U’T’
×
×
1 mo, 0.5°, 37L
V’T’
×
×
1 mo, 0.5°, 37L
W’T’
×
×
1 mo, 0.5°, 37L
×
加熱（２）
ERA-Interim
NASA/MERRA
NCEP/CFSR
データ同化
(from analysis)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
力学過程
(from dynamics)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
物理過程
(from physics)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
乱流過程
(from turbulence)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
湿潤過程
(from moist physics)
×
3 hr, 1.25°, 42P
×
降水
ERA-Interim
NASA/MERRA
NCEP/CFSR
合計
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
対流性降水
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
大規模降水
6 hr, 1.5°, 1L
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
6 hr, 0.3°, 1L
×
1 hr, 2/3°×1/2°, 1L
×
かなとこ雲からの降水