(1) GPS掩蔽データ解析アルゴリズム開発

(1) GPS掩蔽データ解析アルゴリズム開発
②1次元変分法による
気温・水蒸気解析ソフトウェアの開発
古本淳一、I.V.S.Reddy、林寛生、津田敏隆
京都大学生存圏研究所
村山泰啓
情報通信研究機構
瀬古弘、小司禎教、國井勝
気象研究所
小澤英司
気象庁
今年度のとりくみ
•
GPS掩蔽から得られた屈折率プロファイルに対して１次元変分法(1D-Var)を適用し
て気温・水蒸気を導出する。
•
変分法解析に必要な第一推定値には、数値予報モデルの予報値や他の衛星
データなどが必要である。
昨年度までは日本周辺域での解析に着目しMSM予報値を初期値とした推定手
法を開発したが、全球にわたって得られるGPS掩蔽データを活用するため今年度
はさらにGSM予報値を第一推定値とする変分法手法を開発した。
•
•
2006年9月~2007年6月までのGSM予報値（モデル面データ)のモデル面値を入手
した。これを用いた変分法解析を現在進めている。得られた結果とラジオゾンデ
観測の差は、UCARがNCEP/GFSを第一推定値として解いた変分法結果より小さ
かった。
•
FSI及び変分法のデータ解析結果を公開するべくデータベース用のファイルを作
成している。
COSMICによるGPS掩蔽データの1D-Var解析
•
第一推定値として、GSM予報値からCOSMICによるGPS掩蔽イベントと同時同地点
のデータを切り出して用いた。現在までに2006年9月~2007年6月のGSM予報値
データを入手している。
•
GMSの予報変数（気温、対数比湿）に合わせるために変分法の状態変数及び観
測、アジョイント演算子を改変した。また背景誤差として気象庁が同化用に用いて
いるGSMの予報値誤差を用いた。
•
観測値としてUCARが解析するFSI解析結果を用いた。UCARが公開するリアルタイ
ムプロダクトを観測値として用いて1.5ヶ月の変分法解析を行った。さらに現在ポ
ストプロダクトデータを用いて１０が月分のデータ解析を進めている。
•
解析を自動的に進めるためのバッチプログラムを開発した(with 富士通FIP)
•
変分法解析を行いデータベースを作成中 (with Reddyさん)
• 2006年9月～2007年7月
• 2007年7月以降
変分法解析状況
COSMICによるGPS掩蔽データの1D-Var解析（２）
Linuxサーバ(geoss1.rish.kuins.net)
 入力データ生成
 データ転送
 プログラムの投入
 公開用NetCDFファイルの作成
京大大型計算機センター
 多数のスカラCPUからなる大型計算機
 1CPU 1プロファイル解析を割り当てる
京大RISH
Linux サーバ (geoss1)
京大大型計算機センター
FUJITSU Primepower HPC2500
変分法解析結果と西太平洋域の気球観測の比較
水平距離差300 km以内、時間差2時間以内
の同時観測数
Ponape Island
水平距離差：280 km
時間差:1時間
RISH:red
UCAR:blue
17
5
9
7
16
18
Truck Island
RISH:red
UCAR:blue
•
•
変分法解析結果はラジオゾンデ観測とよく一
致した
UCARの解析結果には高度6kmで気温差が
見られる
水平距離差：50 km
時間差:1.1時間
ラジオゾンデとの統計比較
• 太実線:解析結果, 細実線: 第一推定値
• 赤: rish, 青:UCAR
データベースの公開に向けて
UCARが公開するポストプロセスデータ(atmPrf)を利用してデータベースを作成する
• FSI解析データ：ポストプロセスデータの入手できる2007年12月まで
• 変分法解析データ：GSMデータ入手済みの2006年9月～2007年6月
NetCDF Climate and Forecast (CF) Metadata Convention (CF規約)にのっとった
NetCDFファイルを作成。
netcdf 2006.244 {
dimensions:
float q(event, z) ;
q:long_name = "specific humidity" ;
q:units = "kg/kg" ;
q:standard_name = "specific_humidity" ;
q:coordinates = "lon lat time" ;
q:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
q:missing_value = -99999.f ;
event = UNLIMITED ; // (1125 currently)
z = 100 ;
variables:
float event(event) ;
event:long_name = "GPS occultation event number" ;
float z(z) ;
float ref(event, z) ;
z:long_name = "height" ;
z:units = "km" ;
z:standard_name = "height_above_sea_floor" ;
ref:long_name = "refractivity" ;
ref:units = "N" ;
ref:coordinates = "lon lat time" ;
ref:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
ref:missing_value = -99999.f ;
short gpsid(event) ;
gpsid:long_name = "GPS satellite ID" ;
short leoid(event) ;
float tan_lon(event, z) ;
leoid:long_name = "LEO satellite ID" ;
tan_lon:long_name = "tangent point longitude" ;
tan_lon:units = "degrees_east" ;
tan_lon:coordinates = "lon lat time" ;
tan_lon:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
tan_lon:missing_value = -99999.f ;
double time(event) ;
time:long_name = "GPS time" ;
time:units = "seconds since 1980-01-06 00:00:00" ;
time:standard_name = "time" ;
time:valid_range = 0., 999999999. ;
float tan_lat(event, z) ;
float lon(event) ;
tan_lat:long_name = "tangent point latitude" ;
tan_lat:units = "degrees_north" ;
tan_lat:coordinates = "lon lat time" ;
tan_lat:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
tan_lat:missing_value = -99999.f ;
lon:long_name = "latitude" ;
lon:units = "degrees_east" ;
lon:standard_name = "longitude" ;
lon:missing_value = -99999.f ;
lon:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
float lat(event) ;
lat:long_name = "longitude" ;
lat:units = "degrees_north" ;
lat:standard_name = "latitude" ;
lat:missing_value = -99999.f ;
lat:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
// global attributes:
:Conventions = "CF-1.1" ;
:institution = "RISH, Kyoto Univ./NICT" ;
:history = "Wed Feb 20 22:35:24 2008 by J. Furumoto" ;
}
float temp(event, z) ;
temp:long_name = "temperature" ;
temp:units = "K" ;
temp:standard_name = "air_temperature" ;
temp:coordinates = "lon lat time" ;
temp:valid_range = -99998.f, 99998.f ;
temp:missing_value = -99999.f ;
提供：堀之内さん
生存圏データベースによるデータ公開
• 生存圏データベースを用いたデータベース公開
• Gfdnavi：Geophysical fluid data navigatorを用いた公開

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