気象庁
THORPEX
計画
（気象庁モデル開発計画）
気象庁数値予報課
露木
義
第 1 回 THORPE X 国内研究実施計画策定検討会議（気象庁、 2005 年 7 月 4 ∼ 5 日）現業機関の
THORPEX
への期待
•
現業予報の精度向上のために、研究機関
と現業機関の共同を推進（国内と国際）
•
研究機関への期待
最新の科学的知見に基づく
–
H
igh impact weather
（湿潤）の予測可能性
–
H
igh impact weather
（湿潤）の観測戦略
–
数値予報モデルの改良
•
NH500hPa
高度予報誤差の国際比較
(1)
(m)
(日） (欧） （米） （英） （豪） （加） （独） （韓） （印）NH500hPa
高度予報誤差の国際比較
(2)
(日） (欧） （米） （英） （豪） （加） （独） （韓） （仏） （ 印）(m)
72 hour P o si ti on Er ro r ( J M A , U K M O , EC M W F , 3-M o del s E n sembl e ) 0 30 60 90 120 150 180 210 240 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 Year Num.of Sample s 0 100 200 300 400 500 600 700 800 Po siti on Erro r (km) Ca s e JM A UKM O ECM W F ENS
The three-model ensemble is bett
er than individual NWP models
after 1995.
Working Group on Numer
ical Experim
ent (WGN
E) Intercompari
son of Tropi
cal Cyclone Track For
ecast
on Operational Global Model
•
19 APR 2002 :
Revision to the background error statistics of the assimilation system
• 06 MAY 2003 : Assimilation of QuikSCAT/SeaWinds data • 28 MAY 2003 :
Assimilation of NOAA/ATOVS level 1D radiance data
•
Improvement in the cumulus convection scheme
•
15 DEC 2003 :
Assimilation of European wind profiler data
•
15 APR 2004 :
Assimilation of radiosonde temperature data
•
Enhanced quality control on radiosonde humidity data
•
27 MAY 2004 :
Assimilation of Terra/MODIS and Aqua/MODIS wind data in the Arctic
•
29 JUL 2004 :
Introduction of a parameterization scheme for marine stratocumulus
•
Improvement in the cloud water/ice scheme
•
R
evision to ice sheet albedo
•
Improvement in the cumulus convection scheme
Upgrade history of
•
16 SEP 2004 :
Assimilation of Terra/MODIS and Aqua/MODIS wind data in the Antarctic
•
02 DEC 2004 :
Assimilation of NOAA/ATOVS level1C radiance data
•
Upgrade of the radiative transfer model for radiance assimilation
•
Introduction of a new long-wave radiation scheme
•
Improvement in the short-wave radiation scheme
•
17 FEB 2005 :
Introduction of a 4D-Var assimilation system
•
Revision to the background error statistics of the assimilation system
•
Introduction of a semi-Lagrangian advective scheme
•
Introduction of incremental
non-linear normal mode
initialization and vertical mode initialization
•
10 MAR 2005 :
Assimilation of Aqua/AMSU-A radiance data
•
July 2005 :
Improvement in the cloud-radiation scheme
Upgrade history of
E C M W F 気 象庁現 状 現 N A P S 中 次 期N A P S 中 水 平 解 像 度 T L 511（約 0. 35度 ） T L 319（約 0. 56度 ） ← T L 959（約 0. 19度 ） 鉛 直 層 数 60層 40層 ← 60層 最 上 層 気 圧 0 .1hP a 0 .4hP a ← 0. 1hP a 力学 静力 学セ ミラ グ ラ ン ジ ュ 法 2 タ イ ム レ ベ ル 法 鉛 直有 限要 素法 現E Cと ほぼ 同等 ← ← 格 子 系 リ デ ュ ー ス ドガ ウ ス 格 子 標 準 ガ ウ ス格 子 ← リ デ ュ ー スドガ ウ ス格 子 オゾ ン 予 報変 数 気 候 値 新 ・ 気候 値 解 析値 陸面 モ デ ル 多 層 モ デ ル 土壌 水分 相変 化 未対 応 現 E C と ほ ぼ同 等 ← 重力 波抵 抗 ス キーム 非等 方ス キ ー ム 鉛直 伝搬 精緻 化モ デ ル 未対 応 現 E C と ほ ぼ同 等 ← 境界 層ス キ ー ム 鉛直 非局 地ス キ ー ム 未 対 応 現 E C と ほ ぼ 同 等 ← 雲放 射ス キ ー ム オー バー ラ ッ プ 改 良型 雲粒 光学 特性 改良 型 未対 応 現 E C と ほ ぼ同 等 ← 晴天 放射 ス キ ー ム 相関 k分 布法 現 E C と ほ ぼ 同 等 ← ← 積 雲 対 流 ス キ ー ム マ ス フ ラ ッ ク ス 型 ス キ ー ム 現E Cと ほぼ 同等 ← ← 雲水 ス キ ー ム 雲量 予報 変数 化 未 対応 ← 現 E C と ほ ぼ 同 等 デ ー タ 同化 法 4 次 元 変 分 法 4 次元 変分 法 ← ← デ ー タ 同 化 用 モ デ ル T L 159セ ミ ラ グ T 63オ イ ラ ー ← T L 319セ ミ ラ グ 背景 誤差 統計 随時 見直 し 随 時見 直し 随時 見直 し 随 時 見 直 し ゾン デ 気 温 同 化 現 E C と ほ ぼ 同 等 ← ← A C A R S 気 温同 化 未 対 応 （ 風 のみ 同化） ← 現 E C と ほ ぼ同 等 AT O V S 直 接 同 化 現 EC とほ ぼ 同 等 ← ← A qu aサ ウ ンダ ー 直 接 同 化 未 対応 現E C と ほぼ 同等 ← 分光 型サ ウ ン ダ ー 直接 同化 未 対 応 現 E C と ほ ぼ 同 等 ← マ イ ク ロ 波放 射計 直 接 同 化 未対 応 現 E C と ほ ぼ同 等 ← マ イ ク ロ 波散 乱計 利 用 現E Cと ほぼ 同等 ← ← M O D IS極 域風 利用 (T e rr aの み ) 現 E C と ほ ぼ同 等 （T er ra /A qu a） ←← 静止 衛星 高密 度風 利用 現 E C と ほ ぼ 同 等 ← ← 静止 衛星 晴天 輝度 直接 同化 未 対 応 ← 現E C と ほぼ 同等 衛星 利用 項目 力学 過程 物理 過程 データ 同 化 データ 利 用
全球モデル仕様の日・欧比較
メソ数値予報の月々の降水予測精度
降水予測の適中率
(対
R/A
スレットスコア
) 10km
格子、
10mm/3
時間
月々の変化がかなり大きいが、しかし、平均的に見ると精度は改善傾向にある。
2004.9
非静力学
MSM
2001.3
システム稼動
2002.3
メソ
4D-V
ar
2001.6 ウィンドプ ロ ファイ ラ (25 サイト ) 2002.8 航空機自動観測（ JA L ) 2003.10 SSM/I, TMI 2004.11 AMS R -E 2005.6 ドップラー動径風 (2 サイト ) 2003.9 航空機自動観測 (ANA) 2004.7 QuikSCAT 2005.3 ドップラー動径風 (6 サイト ) 2003.6 台風ボーガスJFY 2002 2003 2004 2005 2006 20 07 2008 2009 2010 2011 2012 2013 120km 60km 40km 20km 10km
Horizontal resolution
5km 2km GSM 3D-Var 4D-Var TYM RSM Aviation Thick ar row s: forec as t models Thin arrows : assimilation methods
4D-Var Hydr ostatic 4D-Var 4D-Var Non-hydrostatic 4 D -Var Non-hydrostatic 3D -Var Weekly Ensemble MSM Computer Replacement Non-hydrostatic 10kmL40 Hydrostatic OI Computer Replacement TL319L60M51 BGM → SV T106L40M25 TL159M 51 TL959L60 TL959L80 TL479L80M51
4D-Var with EKF
Seasonal Ensemble C G C M TL159L60M51+0.5deg T213L40 TL319L40
with mixed layer
Typhoon Ensemble TL319L60M11 TL479L80M25 2kmL60 5kmL50 24km L25 20km L40 TL159L60M51
表 数値予 報モデル 等業務 化年次計画 業務化 実 施 時 期 現 状（2 00 5.6） 新 N A PS更 新 時 （ 2 00 6. 3） 更 新 １ 年 後 (20 07 .3 ∼5 ） 更 新 ２ 年 後 （20 08.3 ） 更 新 ３ 年 後 ∼（ 2009 .3∼ ） モデ ル 120km (T1 06) 40 層 25メンバ ー 216時 間予 報（ 12 U T C ） 12 0km (T L15 9) 40 層 51 メ ン バ ー 21 6時 間予 報（12 U T C ） 60km (T L 319 ) 60 層 51メンバ ー 216 時 間 予 報 （12 U T C ） 台風 摂 動 を 考 慮した 改 良 ← 週間 ア ン サン ブルモ デ ル 解析、 初 期摂動 全球 解 析 ＋B G M 法 ← 全球 解 析 ＋ SV 法 ←← モデ ル 60km (T L3 19 ) 40 層 90 時 間予 報（ 0 0U T C ） 216時 間予 報（ 12 U T C ） 60 km (TL319 ) 40 層 90 時間 予報 （ 00 U T C ） 21 6時 間予 報（12 U T C ） 36 時間 予報 （ 06 ,1 8UT C ） 20km (T L 959 ) 60 層 84時間 予 報 （00 ,0 6,18 UT C ） 216 時 間 予 報 （12 U T C ） 海洋 混 合 層結 合 モ デ ル 導入 ← 全球 解析 ４次 元変 分法 200km( T63 ) /60km (T L 31 9) 40層 イ ン ナ ー 解像 度強 化 120k m(T10 6) /6 0km (T L31 9) 40 層 イ ン ナー 解像 度強 化 80km( T159 ) /20 km (TL95 9 ) 60層 高速 全 球 モデル 対 応 60km( TL319) /20 km( T L 959 )60 層 ４次 元変 分法 ＋ ア ン サ ン ブル カルマ ン フ ィルタ ー モデ ル 24km 2 5層 84時間 予 報 (最大 １ 日 ４ 回× ２ 個 ) ← 全球 台 風 アン サ ン ブ ル 60km (T L 319 ) 60 層 11メンバ ー 84 時 間予 報1 日最 大 4回 ←← 台風 解析 全球 解 析 に 準 ず る ← 全球 解 析 ＋ SV 法 ←← モデ ル 20km 4 0層 51 時 間予 報１ 日 ２ 回 (00, 12 U T C ) ← ―― （全 球モ デ ル に 統 合） ―― ―― 領域 解析 ４次 元変 分法 40km /2 0 km 4 0層 ← ―― （全 球モ デ ル に 統 合） ―― ―― モデ ル 非静 力 学 モデル 10km 4 0層 18 時 間予 報１ 日 ４ 回 (00,06,1 2 ,1 8 U T C ) ５ km 50層 15 時間 予報 １日８ 回 (00 ,0 3,0 6, 09 ,12, 15 , 18 ,2 1 U T C) ５ km 50層 33時間 予 報 (03,0 9,15 ,21 U T C ) 15時間 予 報 (00,0 6,12 ,18 U T C ) ←← メソ 解析 ４次 元変 分法 20km /1 0 km 4 0層 ←← 非 静 力 学 ４次 元変 分法 10km/5k m 5 0 層 ← 毎 時 大気 解析 解 析 最適 内 挿 法 10km 3 4層 気温 解 析 の追 加 非静 力 学 モデ ル 面 対 応 ５ km 42層 ３次 元変 分法 ←← 記 号説明 ← ：左に同じ 、 ―― ：運 用 停 止
