A ④ （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

センター）

「 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

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

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

H19 年度

(2007)

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、パラメータ抽出衛星による検証

雲解像モデルの重並列化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）

H20 年度

(2008)

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）

H21 年度

(2009)

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格子点結合による長期積分領域結合による東アジア域の実験

現在気候と温暖化気候の台風の実験

H22 年度

(2010)

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）

H23 年度

(2011)

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（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。

非斉一モデル結合

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

Bars:ObservationSolid line: CReSSDashed line: RSM

Rainfall intensity (mm/hr)

Time (UTC)

Threat score of rainfall intensity (30 mm/hr)

Black line: CReSSBlue 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

観測期間：　・ 2006 年 6月～ 10月　・ 2007 年 6月～ 10月

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

赤レーダー : 　　　　　多良間島 青レーダー : 下地

島

対象とした台風

T0603

T0605

T0704

T0613

T0712T0715

T0711

1.T0603 2006 年 7 月 6 日～ 10 日2. T0605 2006 年 7 月 22 日～ 25 日3. T0613 2006 年 9 月 14 日～ 18 日4. T0704 2007 年 7 月 12 日～ 15 日 5. T0711 2007 年 9 月 13 日～ 16 日6. T0712 2007 年 9 月 16 日～ 19 日7. T0715 2007 年 10 月 3 日～ 8 日

7 個の台風について観測を実施

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）

宮古島地方気象台から　　　半径 300 km の領域

台風観測の領域

T0712 の概観 2007 年 9 月 18 日 0430 JST

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 0400 JST (JST = GMT + 9)

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）

対流性降水域

層状性降水域

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)

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。

台風に関する実験の計画