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大気再解析（気象再解析、気候再解析とも呼ばれる）は、一貫した単一の同化（または「解析」）スキームを使用して、長期間にわたる過去の大気観測データを同化することを目的とした気象および気候データ同化プロジェクトです。
運用データ分析
実用数値気象予報では、予報モデルは、気候システムが初期状態から時間とともにどのように進化するかに基づいて、大気の将来の状態を予測するために使用されます。予報への入力として提供される初期状態は、一連の「予報」気象フィールド、つまりモデルの将来の進化を決定するフィールドのデータ値で構成されている必要があります。モデルで使用される形式では、たとえば経度と緯度の円の規則的なグリッド上の各交差点など、空間的に変化するフィールドが必要であり、初期データは現在または最近の過去に対応する単一の時間に有効である必要があります。対照的に、利用可能な観測データには通常、モデルの予報フィールドがすべて含まれているわけではなく、他の追加フィールドが含まれている場合があります。これらのデータも、予報モデル グリッドとは異なる空間分布を持ち、単一の時間ではなく一定範囲の時間にわたって有効であり、観測誤差の影響を受けます。したがって、データ同化の技術は、モデルとデータの誤差を考慮しながら、利用可能なデータに数値モデルを 最適に適合させる初期状態の分析を生成するために使用されます。
用途
運用予測の初期化に加えて、分析自体はその後の気象および気候学的研究にとって貴重なツールです。ただし、運用分析データセット、つまりリアルタイム予測に使用された分析データは、運用分析システムが頻繁に改善されるため、長期間にわたると通常、一貫性が失われます。再分析プロジェクトでは、一貫性のある最新の分析システムを使用して、長期間にわたる観測データを再処理し、気象および気候学的研究に使用できるデータセットを作成します。
さまざまな研究で、再解析データを使用してブラックボックスモデルによって他の気候変数（例えば、海況変数[1]）を再現しています。
例
再解析データセットの例としては、ECMWF再解析[2]、研究と応用のための現代回顧解析バージョン2（MERRA-2）[3]、NCEP/NCAR再解析[ 4]、気象庁が実施するJRA-25 [5] [6]再解析などがある。これらの全球再解析プロジェクトに加えて、北米[7] 、ヨーロッパ[8] 、オーストラリア[9]など、さまざまな地域を対象とした高解像度の地域再解析活動もある。このような地域再解析は、通常、地域気象予報モデルに基づいており、全球再解析の境界条件を使用する。[10]
ECMWFの再分析
ECMWF再解析プロジェクトは、欧州中期予報センター(ECMWF)が実施する気象再解析プロジェクトです。最初の再解析製品である ERA-15 は、1978 年 12 月から 1994 年 2 月までの約 15 年間の再解析を生成しました。2 番目の製品である ERA-40 (当初は 40 年間の再解析を意図したもの) は、1957 年 (国際地球観測年) に始まり、2002 年までの 45 年間をカバーしています。ERA-40 に代わる改訂された拡張再解析製品の前身として、ECMWF は 1979 年から 2019 年までの期間をカバーする ERA-Interim をリリースしました。新しい再解析製品 ERA5 は、コペルニクス気候変動サービスの一部として ECMWF によって最近リリースされました。 1940年までの延長は2023年に利用可能になった。[11]
一貫したシステムを使用して古いデータをすべて再分析するだけでなく、再分析では、元の分析では利用できなかった多くのアーカイブ データも利用します。これにより、データがまばらな領域で特徴の推定が一般的だった多くの歴史的な手描きの地図を修正できます。さらに、最近まで一般的に使用されていなかった大気レベルの新しい地図を作成することもできます。NCEP/NCAR 再解析
NCEP /NCAR 再解析は、国立環境予測センター(NCEP) と国立大気研究センター(NCAR)によって作成された大気再解析です。これは、1948 年から現在までの観測と数値気象予報(NWP) モデルの出力を組み込んだ、地球の大気の状態を表す、継続的に更新される地球規模のグリッド データセットです。
使用上の注意
再解析は、大気の多くの変数（風[12]や気温など）に関する最良の推定値であると考えられることが多いが、その使用には注意が必要である。 [13]機器（衛星など）の劣化、交換、または改造、および観測方法（地表、上空など）の変更によって誤差が生じる可能性がある。[14]すべての再解析データが観測によって制約されるわけではない。降水量（再解析による）や地表蒸発散量（地球観測が存在しない）などの一部のデータタイプは、 （おそらく新しい）一般循環モデルまたはNWPモデルを実行することで得られる。再解析では水分が保存されないことが知られている。[15]
参考文献
- ^ Peres, DJ; Iuppa, C.; Cavallaro, L.; Cancelliere, A.; Foti, E. (2015-10-01). 「ニューラルネットワークと再解析風データによる有意波高記録の拡張」.海洋モデリング. 94 : 128–140. Bibcode :2015OcMod..94..128P. doi :10.1016/j.ocemod.2015.08.002.
- ^ Uppala, S. および共著者、2005: ERA-40 再分析。Quart. J. Roy. Meteor. Soc.、131、2961–3012。doi:10.1256/qj.04.176
- ^ Gelaro, R.、共著者、2017年：研究と応用のための現代時代の回顧的分析、バージョン2（MERRA-2）。J. Climate、30、5419-5454、[1]
- ^ Kalnay, E.、および共著者、1996：NCEP/NCAR 40年再解析プロジェクト。Bull. Amer. Meteor. Soc.、77、437–471。[[doi:10.1175/1520-0477(1996)077%3C0437:TNYRP%3E2.0.CO;2]]
- ^ JRA-25
- ^ 小野木 克己、共著者、2007：JRA-25再解析。日本流星学会誌、85、369-432。
- ^ Mesinger, F. および共著者、2006 年、北米地域再解析。Bull. Amer. Meteor. Soc. doi:10.1175/BAMS-87-3-343
- ^ ボルマイヤー、C.、ケラー、JD、オールワイン、C.、ワール、S.、クルーウェル、S.、フリーデリヒス、P.、ヘンセ、A.、キューン、J.、クナイフェル、S.、プシャイト、I.、 Redl, S.、Steinke, S.: ヨーロッパの CORDEX ドメイン、QJR Meteorol の高解像度地域再解析に向けて。学会、141、1–15、2015、doi:10.1002/qj.2486
- ^ Su, C.-H.、Eizenberg, N.、Steinle, P.、Jakob, D.、Fox-Hughes, P.、White, CJ、Rennie, S.、Franklin, C.、Dharssi, I.、Zhu, H.、2019: BARRA v1.0: オーストラリア気象局の高解像度大気地域再解析、Geosci. Model Dev.、12、2049-2068、doi:10.5194/gmd-12-2049-2019
- ^ Kaiser-Weiss, AK、Borsche, M.、Niermann, D.、Kaspar, F. Lussana, C.、Isotta, F.、van den Besselaar, E.、van der Schrier, G.、および Undén, P. : 気候学応用のための地域再分析の付加価値、環境研究コミュニケーション、2019 年。 DOI:10.1088/2515-7620/ab2ec3
- ^ 「1940年からの1時間ごとの天気と気候のスナップショットが利用可能になりました」ECMWF 。 2023年3月26日閲覧。
- ^ Kaiser-Weiss, AK, Kaspar, F., Heene, V., Borsche, M., Tan, DGH, Poli, P., Obregon, A., Gregow, H., 2015: 地域および地球規模の再解析による地表付近の風とドイツの観測所の観測値との比較、Adv. Sci. Res.、12、187-198、doi:10.5194/asr-12-187-2015
- ^ パーカー、WS、2016：再分析と観察：違いは何ですか？Bull。アメリカ。流星。Soc。、97、1565–1572、doi：10.1175 / BAMS-D-14-00226.1
- ^ Trenberth, KE, DP Stepaniak, JW Hurrell, M. Fiorino, 2001: 熱帯地方における再解析の品質。J. Climate, 14, 1499–1510. [[doi:10.1175/1520-0442(2001)014%3C1499:QORITT%3E2.0.CO;2]]
- ^ Nigam, S.、および A. Ruiz-Barradas、2006 年: 北米における季節的な水文気候変動、全球および地域再解析と AMIP シミュレーション: さまざまな表現。J. Climate、19、815–837。doi:10.1175/JCLI3635.1
特定の再分析について読む
- Kalnay, E.および共著者、1996：NCEP/NCAR 40年再解析プロジェクト。Bull. Amer. Meteor. Soc.、77、437–471。
- 金光 M.、戎崎 W.、J. Woolen、S.-K. Yang、JJ Hnilo、M. Fiorino、および GL Potter、2002: NCEP-DOE AMIP-II 再分析(R-2)。ブル。アメール。流星。協会、83、1631–1643。
- Mesinger, F. および共著者、2006: North American Regional Reanalysis . Bull. Amer. Meteor. Soc.、87、343–360、http://dx.doi.org/10.1175/BAMS-87-3-343。
- Uppala, S. および共著者、2005: ERA-40再分析。Quart. J. Roy. Meteor. Soc.、131、2961–3012、https://doi.org/10.1256/qj.04.176。
- Hersbach, H.、Bell, B.、Berrisford, P.、Hirahara, S.、Horányi, A.、Muñoz-Sabater, J.、Nicolas, J.、Peubey, C.、Radu, R.、Schepers, D. .、シモンズ、A.、ソシ、C.、アブダラ、S.、アベラン、X.、バルサモ、G.、ベヒトルド、P.、ビアヴァティ、G.、ビドロ、J.、ボナビタ、M.、デ・キアラ、G.、ダールグレン、P.、ディー、D.、ディアマンタキス、M.、ドラガーニ、R.、フレミング、J.、フォーブス、R. 、フエンテス、M.、ギア、A.、ハイベルガー、L.、ヒーリー、S.、ホーガン、RJ、ホルム、EA、ジャニスコバ、M.、キーリー、S.、 Laloyaux, P.、Lopez, P.、Radnoti, G.、Rosnay, PD、Rozum, I.、Vamborg, F.、Villaume, S.、Thépaut, J.-N.、2020: ERA5グローバル再分析。 QJR Meteorol Soc、https://doi.org/10.1002/qj.3803。
- Onogi, K.、および共著者、2007：JRA-25再解析。J. Meteor. Soc. Japan、85、369–432、https://doi.org/10.2151/jmsj.85.369。
- Kaspar, F., Niermann, D., Borsche, M., Fiedler, S., Keller, J., Potthast, R., Rösch, T., Spangehl, T., および Tinz, B., 2020: Deutscher Wetterdienst における地域大気再解析活動: 再生可能エネルギーに重点を置いた評価結果と応用例のレビュー、Adv. Sci. Res.、17、115–128、https://doi.org/10.5194/asr-17-115-2020。
- Khatibi, A.; Krauter, S. 太陽・風力アプリケーション向け衛星気象データセットMERRA-2の検証と性能。Energies 2021, 14, 882. https://doi.org/10.3390/en14040882
参照
外部リンク
- ヨーロッパ中期予報センターの講義ノート
- Reanalysis.org の大気再解析比較表