報告書番号

N20008

タイトル（和文）

次世代電中研長期気象気候データベース作成に向けた領域気候計算の高精度化（その１）－高解像度化による台風中心近傍の強風再現精度の向上－

タイトル（英文）

High accuracy simulation of regional climate model toward next generation long-term weather and climate database [part1] - Accuracy improvements of simulated strong winds around typhoon center by high horizontal resolution of reanalysis and downscaling-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

背　　景
2018年より始動した電気学会による送電用鉄塔設計標準JEC-127本改正作業において，地形や気象の影響を陽に取り入れた新しい基本風速マップの作成が検討された．当所は，気象予測・解析システムNuWFASの領域気候計算により日本域の過去約60年分の気象を再現したデータベースCRIEPI-RCM-Era2（別名CRRCMEr2．以下，従来DB）から風速の面的分布を求め，解析誤差を気象官署の風速で補正しマップを作成する方法を提案した．本検討を通し，従来DBの技術的課題として極めて強い台風近傍での風速過小評価を認識し，この主要因が初期値・境界値として使用する全球再解析や領域気候計算の水平解像度の低さであると推察した．この課題を解決しつつ，より高精度の次世代データベース（以下，次世代DB）を構築する必要性を認知した．

目　　的
従来DBの計算条件から，初期値・境界値として使用する全球再解析や領域気候計算の水平解像度を変更し，台風近傍の気圧・風速に与える影響を評価する．

主な成果
1. 高解像度の全球再解析への変更による気圧・風速への影響把握
ヨーロッパ中期予報センターが開発した高解像度の全球再解析ERA5（水平解像度約31km）を初期値・境界値として，広域で風速の観測記録を更新した台風（T9119, T1821）を対象に計算を実施した．ERA5では従来DBに使用した全球再解析（水平解像度約100km）に比べ，地表面付近の気圧や風速をよく再現していることを確認した．さらに，ERA5を使用した本報告の計算では，台風中心付近の暖気核や壁雲などの内部構造の特徴をよく再現し，台風の経路や中心近傍の気圧の精度が向上し，地上風速の絶対値レベルが気象官署の観測値と良く整合する結果を得た．
2. 領域気候計算の水平解像度の変更による気圧・風速への影響把握
領域気候計算の水平解像度が風速に与える影響を評価するために，格子間隔5, 4, 3, 2kmの計算を実施した．本報告の計算条件では，高解像度化による台風の中心気圧や風速の絶対値レベルへの影響は小さい．一方，孤立峰などの円錐形地形近傍だけでなく，海上などにおいても数～十数km程度の風速の面的コントラストが明瞭になることから，対流現象における収束・発散などへの高解像度化の影響が示唆された．

今後の展開
台風の発達や対流現象に関するパラメタの最適化を行うとともに，気象ハザード全般への精度検証を進め，工学的ニーズを把握した上で次世代DBの構築方法を具体化する．

概要 （英文）

Aiming to develop the wind resistance design for transmission towers and lines, we examined the reproducibility of wind fields under extreme weather conditions in the long-term high-resolution reproduction database CRIEPI-RCM-Era2. This database was reproduced via dynamical downscaling of ERA-40 and ERA-Interim (about 100-km mesh) over Japan using the Numerical Weather Forecasting and Analysis System (NuWFAS) from September 1957 to July 2019, with a horizontal resolution of 5 km. We found that the pressure gradients and wind speed levels near the center of strong typhoons were underestimated due to coarse horizontal resolution of reanalyses and dynamical downscaling.
In this study, we discussed the effects of horizontal grid resolutions in reanalyses, which are used for the initial and lateral boundary conditions, and in the dynamical downscaling by the NuWFAS.
First, to investigate the effect of reanalysis horizontal resolution, we calculated two record-breaking strong typhoon events using ERA5 (about 31-km mesh). The pressure gradients and surface winds using ERA5 were improved compared with CRIEPI-RCM-Era2 using ERA-Interim, and wind speed levels were consistent with observations. Furthermore, typhoon structures (e.g. eyewall, warm core) were well reproduced. Second, to study changes in horizontal resolution of the dynamical downscaling, we calculated these typhoon events with horizontal grid spacing for grid lengths from 5 to 2km. Changes in horizontal resolution of simulation did not affect typhoon intensities and wind speed levels clearly, but higher-resolution simulations reproduced detailed wind profiles via small-scale orography and meso-scale meteorology.

報告者

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