地球温暖化と急激な経済発展が東アジア域の海洋・大気環境に及ぼす影響の解明

課題.2海洋モデリング研究室

課題2 海洋・大気環境が激変している東アジア縁辺海域の海洋構造とその変化が、「ローカルな気象現象」や「大陸-海洋スケールの大規模な気象・気候システム」に与えるインパクトに焦点を当てた研究として。

簡略化した大気海洋結合モデルに衛星水温データを同化し、
海面水温の日変化を再現する。

Research Institute for Applied Mechanics, Kyushu University Naoki HIROSE
Department of Atmospheric Sciences, Yonsei University Eunjeong LEE, Yign NOH

海洋モデル改良の検討

  • 大気海洋相互作用において、SSTの高再現性は不可欠
  • 鉛直解像度が不十分 → 1~2mへ高解像度化?
    • z → σ
    • 時間ステップの問題
    • skin layerの問題
  • 診断的手法
    • Noh et al. (2011)

Model-Data Comparison

  • Correlation Coefficient

    Model SST is subsampled at measurement locations in 24h centered at 0z, 7/24, 2008

時間変化の一例

データ同化の方法

  • 衛星データの特徴
    • Daily mean: relatively accurate
    • Diurnal amplitude: noisy
  • 2段階のデータ同化
    • Daily-mean bias correction
      • strong assimilation (accuracy: data > model)
      • the initial condition is modified
    • Sequential correction with 30min interval for diurnal variation
      • weak assimilation (accuracy: data < model)
      • weighting factor: 0.1

Result: Time series

SST at 9:00z, 20Jul2008 (21hour prediction)

RMS difference to MTSAT

  Jan
RMSE BIAS Cor. Buoy
ST. dev.
MTSAT
ST. dev.
WRF
vs.
BUOY
noDA 1.387 0.598 0.982 6.524 6.190
M_1dy 1.355 0.552 0.983 6.524 6.084
M_30min 1.355 0.457 0.983 6.524 6.082
MTSAT vs. BUOY 1.525 -0.093 0.972 6.551 6.295
  Jul
RMSE BIAS Cor. Buoy
ST. dev.
MTSAT
ST. dev.
WRF
vs.
BUOY
noDA 1.247 -0.275 0.964 4.562 4.663
M_1dy 1.120 -0.130 0.968 4.562 4.464
M_30min 1.124 -0.134 0.968 4.562 4.456
MTSAT vs. BUOY 1.298 -0.352 0.976 4.768 4.510

Model Skin SST vs. OISST

6days in each season

January RMSD Bias
No DA 2.6015 -0.6517
1dy DA 2.5394 -0.6336
30min DA 2.5413 -0.6320
July RMSD Bias
No DA 1.5124 -0.2513
1dy DA 1.4710 -0.1967
30min DA 1.4504 -0.2244

まとめ

  • 衛星SSTデータ同化により、SST (skin, bulk) 日変化および日平均値の再現性向上
    • 予測精度も向上(と期待)
  • 同化方法:Two-step assimilation method
    • Daily-mean correction (iterative)
    • Nudging (sequential)
  • 今後
    • DREAMSへ実装
    • 大気モデルの分析
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