従来型観測を用いた日本域長期領域再解析 (RRJ-Conv)
RRJ-Conv 作成チーム
初版: 2024/04/18

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はじめに

「従来型観測を用いた日本域長期領域再解析 (RRJ-Conv)」は、気象庁気象研究所と東北大学大学院理学研究科が実施している日本域を対象とした高解像度長期領域再解析に関する共同研究の一環として、作成されたものである。RRJ-Conv を通じて、時間的に均質かつ高精度な気象場データを作成するための技術開発に加え、日本域での極端現象や気候変動の実態や温暖化に伴う気象の変化、長期再解析の活用可能性等を明らかにすることを目指している。

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RRJ-Conv の特徴

領域再解析は、領域気象モデルを用いることで物理的に整合性をとりつつ、観測値を同化することで観測とも整合的な大気場を再現したものであり、直接観測できない様々な物理量を規則正しい時空間間隔で推定したものとなる。RRJ-Conv では、予報モデルやデータ同化手法を一貫させるだけでなく、同化するデータを従来型観測データ（地上気圧観測やラジオゾンデ高層観測、台風位置データ）に絞り、観測データや数値予報モデルおよび同化システムの変遷の影響を可能な限り排除し、気候変動シグナル抽出に適したデータになっている。同化するデータを限定することは再現性の観点からは不利であるが、我々は、この限られた観測データを連続したサイクルとして同化することで、数値予測モデルの長期積分で得られる力学ダウンスケールに見られる予報時間の経過に伴う再現性の悪化の問題や、短期積分を繋ぎ合わせる場合に陥るスピンアップの問題を軽減できることを確認している (Fukui et al., 2018)。RRJ-Conv は、水平格子間隔 5km という高解像度な数値予報モデルを用いることで、日本域の過去約 60 年分という長期間について、大雨等のメソスケールの顕著現象や細かな地形の影響を受けた現象も表現したデータとなっているという点で、他の再解析データにない特徴を有している。

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領域再解析システム

RRJ-Conv を作成するために利用したシステムは、Fukui et al. (2018) に基づいた領域再解析システムで、気象庁 55 年長期再解析 (JRA-55: Kobayashi et al., 2015) を境界値とし、一方向ネストによって東アジア域を水平格子間隔 25 km、日本域を水平格子間隔 5 km と段階的に解像度を上げる領域再解析システムである (Fig. 1). 大気モデルとして気象庁非静力学モデル (Saito et al., 2007) を、データ同化スキームとして局所アンサンブル変換カルマンフィルタ (Hunt et al., 2007) を用いた。同化データには、地上気圧及びラジオゾンデの観測に加え、海上のみで台風中心位置を利用した。これらの観測データは、少なくとも1958 年以降は入手可能なものである。解析において、第一推定値には解析中心からの予報を用い、予報誤差共分散は 30 メンバーの摂動ランから評価した。計算は１年１ストリームに分け、各年の開始時刻を 25km 格子の再解析では 6 月 20 日 12UTC、5km 格子の領域再解析は 6 月 29 日 12UTC とし、スピンアップ期間を除いた 7 月から翌年 6 月までの解析を行った。

Figure 1: 対象領域。外側が 25km 格子、内側が 5km 格子

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データ提供

RRJ-Conv のデータ提供は、DIAS メタデータページに掲載の利用規約に同意頂いた上で利用を許可された者に限る。利用申請は、DIAS 申請ページを通じて行うこととする。データは、一定の検証を行った上で準備が整い次第、順次 DIAS にアーカイブされる。

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References
Fukui, S., T. Iwasaki, K. Saito, H. Seko, and M. Kunii, 2018: A feasibility study on
the high-resolution regional reanalysis over Japan assimilating only conventional
observations as an alternative to the dynamical downscaling. J. Meteor. Soc. Japan,
96, 565–585.
Hunt, B. R., E. J. Kostelich, and I. Szunyogh, 2007: Eﬃcient data assimilation forspatiotemporal chaos: A local ensemble transform Kalman ﬁlter. Physica D, 230,112–126.
Kobayashi, S., Y. Ota, Y. Harada, A. Ebita, M. Moriya, H. Onoda, K. Onogi, H. Kamahori, C. Kobayashi, H. Endo, K. Miyaoka, and K. Takahashi, 2015: The JRA-55
reanalysis: General speciﬁcations and basic characteristics. J. Meteor. Soc. Japan,93, 5–28.
Saito, K., J. Ishida, K. Aranami, T. Hara, T. Segawa, M. Narita, and Y. Honda, 2007:
Nonhydrostatic atmospheric models and operational development at JMA. J. Meteor. Soc. Japan, 85B, 271–304.

A提供要素A.1

定数データ

ファイル名： const/const.grib2
ファイル形式： GRIB2
変数名
MTERHsfc
LANDsfc
GEOLATsfc
GEOLONsfc

A.2

説明モデル標高 [m]海陸比（0.5 以上は陸、0.5 未満は海/陸水）
緯度 [度]
経度 [度]

地表面パラメータ

ファイル名： bnd surf/yyyymm/ctrl/bnd surf yyyymmddhh00.grib2
各ファイルの対象時刻： yyyy 年 mm 月 dd 日 hhUTC
時間間隔： 6 時間
ファイル形式： GRIB2

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変数名
KINDsfc
SFCRsfc
EVEFsfc
ALBEDsfc
FKTGsfc
ROCTGsfc

A.3

説明
地表面の状態 （1:陸, 2:海, 3:雪, 4:海氷)
地表面粗度 [m]地表面蒸発効率 []地表面アルベド [%]地表面熱拡散係数 [m2 /s]
地表面熱容量 [J/m3 /K]

陸面データ

ファイル名： fcst land/ens/yyyymm/fcst land yyyymmddhh00.grib2
各ファイルの対象時刻： yyyy 年 mm 月 dd 日 hhUTC
時間間隔： 1 時間
メンバー (ens): 標準メンバー (ctrl)
ファイル形式： GRIB2
変数名
SOILTMP2cm
SOILTMP12cm
SOILTMP39cm
SOILTMP89cm
WTMPsfc

A.4

説明
地中温度（土壌第 1 層） [K]
地中温度（土壌第 2 層） [K]
地中温度（土壌第 3 層） [K]
地中温度（土壌第 4 層） [K]
海面水温 [K]

二次元データ（解析値）

ファイル名： anl sfc/ens/yyyymm/anl sfc yyyymmddhh00.grib2
各ファイルの対象時刻： yyyy 年 mm 月 dd 日 hhUTC時間間隔： 6 時間
メンバー (ens): 標準メンバー (ctrl)
ファイル形式： GRIB2
変数名PRESsfc
PRMSLmsl
UGRD10m
VGRD10m
TMP2m
DEPR2mTCDCclm

説明地上気圧 [hPa]
海面更生気圧 [hPa]
モデル x 軸方向の地上 (10 m) 風 [m s−1 ]モデル y 軸方向の地上 (10 m) 風 [m s−1 ]地上 (1.5m) 気温 [K]
地上 (1.5 m) 湿数 [K]
全雲量 [%]

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LCDCsfc
MCDCsfc
HCDCsfc
PWATclm
HPBLsfc
TCOLWclm

A.5

下層雲量 [%]
中層雲量 [%]
上層雲量 [%]
可降水量 [kg m−2 ]境界層高度 [m]鉛直積算水物質量 (雲水+雲氷+雨+雪+霰) [kg m−2 ]二次元データ（予報値）

ファイル名： fcst sfc/ens/yyyymm/fcst sfc yyyymmddhh00.grib2
各ファイルの対象時刻： yyyy 年 mm 月 dd 日 hhUTC
時間間隔： 1 時間
メンバー (ens): 標準メンバー (ctrl)
ファイル形式： GRIB2
変数名
APCPsfc
TWATPsfc
TSNOWPsfc
PRESsfc
PRMSLmsl
UGRD10m
VGRD10m
TMP2m
DEPR2mTCDCclm
LCDCsfc
MCDCsfc
HCDCsfc
PWATclm
HPBLsfc
TCOLWclm
SHTFLsfc
LHTFLsfc
DSWRFtoa
USWRFtoa
ULWRFtoa
DSWRFsfc
USWRFsfc

説明地上降水量 (雨＋雪＋霰) (前 1 時間積算値) [kg m−2 ]地上降雨量 (前 1 時間積算) [kg m−2 ]地上降雪量 (前 1 時間積算) [kg m−2 ]地上気圧 [hPa]
海面更生気圧 [hPa]
モデル x 軸方向の地上 (10 m) 風 [m s−1 ]モデル y 軸方向の地上 (10 m) 風 [m s−1 ]地上 (1.5m) 気温 [K]
地上 (1.5 m) 湿数 [K]
全雲量 [%]
下層雲量 [%]
中層雲量 [%]
上層雲量 [%]
可降水量 [kg m−2 ]境界層高度 [m]鉛直積算水物質量 (雲水+雲氷+雨+雪+霰) [kg m−2 ]地表面顕熱フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]地表面潜熱フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]大気上端下向き短波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]大気上端上向き短波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]大気上端上向き長波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]地表面下向き短波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]地表面上向き短波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]5

DLWRFsfc
ULWRFsfc

A.6

地表面下向き長波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]地表面上向き長波放射フラックス (前 1 時間平均値) [W m−2 ]三次元データ（解析値）

ファイル名： anl prs/ens/yyyymm/anl prs yyyymmddhh00.grib2
各ファイルの対象時刻： yyyy 年 mm 月 dd 日 hhUTC
時間間隔： 6 時間
鉛直層：17 層 (1000hPa、975hPa、950hPa、925hPa、900hPa、875hPa、850hPa、800hPa、750hPa、700hPa、600hPa、500hPa、400hPa、 300hPa、200hPa、100hPa、70hPa)
メンバー (ens): 標準メンバー (ctrl)
ファイル形式： GRIB2
変数名
UGRDprs
VGRDprs
TMPprsDEPRprs
HGTprsDZDTprs
VVELprs
RELVprs
CDCAprs
TOTCONprs
MIXRprs
CLMRprs
CIMIXRprs
RWMRprs
SNMRprs
GRLEprsA.7

説明
モデル x 軸方向の風 [m s−1 ]モデル y 軸方向の風 [m s−1 ]気温 [K]
湿数 [K]
ジオポテンシャル高度 [gpm]鉛直速度 (w) [m s−1 ]鉛直速度 (ω) [Pa s−1 ]相対渦度 (850hPa, 700hPa, 500hPa のみ) [s−1 ]雲量 [%]
凝結物 (雲水＋雨) の混合比 [kg kg−1 ]水蒸気混合比 [kg kg−1 ]雲水混合比 [kg kg−1 ]雲氷混合比 [kg kg−1 ]雨混合比 [kg kg−1 ]雪混合比 [kg kg−1 ]霰混合比 [kg kg−1 ]三次元データ（予報値）

ファイル名： fcst prs/ens/yyyymm/fcst prs yyyymmddhh00.grib2
各ファイルの対象時刻： yyyy 年 mm 月 dd 日 hhUTC
時間間隔： 1 時間
鉛直層：17 層 (1000hPa、975hPa、950hPa、925hPa、900hPa、875hPa、850hPa、800hPa、750hPa、700hPa、600hPa、500hPa、400hPa、 300hPa、200hPa、100hPa、70hPa)
メンバー (ens): 標準メンバー (ctrl)

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ファイル形式： GRIB2
変数名
UGRDprs
VGRDprs
TMPprsDEPRprs
HGTprsDZDTprs
VVELprs
RELVprs
CDCAprs
TOTCONprs
MIXRprs
CLMRprs
CIMIXRprs
RWMRprs
SNMRprs
GRLEprs

説明モデル x 軸方向の風 [m s−1 ]モデル y 軸方向の風 [m s−1 ]気温 [K]
湿数 [K]
ジオポテンシャル高度 [gpm]鉛直速度 (w) [m s−1 ]鉛直速度 (ω) [Pa s−1 ]相対渦度 (850hPa, 700hPa, 500hPa のみ) [s−1 ]雲量 [%]
凝結物 (雲水＋雨) の混合比 [kg kg−1 ]水蒸気混合比 [kg kg−1 ]雲水混合比 [kg kg−1 ]雲氷混合比 [kg kg−1 ]雨混合比 [kg kg−1 ]雪混合比 [kg kg−1 ]霰混合比 [kg kg−1 ]7