第二世代再解析データ比較2012 年 7 月 17 日高玉孝平

一部のスライドにはノート欄に備考を記載している．

概要

提供データの基本情報名称 期間 時間間隔

*水平解像度 鉛直層数 **

ERA-Interim 197901- 現在 6 hr 1.5***1 ， 37

NASA/MERRA 197901- 現在 1 hr 1/2(lat)×2/3(lon) 13 hr 1.25 426 hr 1/2(lat)×2/3(lon) 72

NCEP/CFSR 197901- 現在 1hr 0.5 1 ～ 76hr 0.5 37

1/3 1JRA-55（ 2013 年公開予定）

195801- 現在 不明 不明 不明

* 全てのデータセットは月毎データも提供しているが記載していない** 1 層は 2 次元データを意味し，複数層は P 面・モデル面等で最大の層数*** 有償で T255 （モデルの計算解像度）のデータも公開している

ERA-Interim• 期間

– 1979 年 1 月から現在• モデル（大気モデル＋波浪モデル） : ECMWF IFS Cy31r2,

– 大気： T255L60 ，約 79 km ，鉛直層上端は 0.1hPa– 波浪：水平解像度 110 km– 表面： ERA-40 と ECMWF Operational Analysis のデータを使用– データ同化： 4D-var, 12 時間毎

• 提供解像度– 水平： 1.5 度– 鉛直： 37 等圧面， 15 等温位面， 1 等渦位面， 2 次元物理量– 時間：月毎， 6 時間

• 利用方法– Dee et al., 2011, The ERA-Interim reanalysis: configuration and performance of the data

assimilation system. QJRMS. 137: 553-597, DOI: 10.1002/qj.828 　を引用http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/qj.828/abstract

• 公式サイト– http://www.ecmwf.int/research/era/do/get/era-interim

• データ配布元– http://data-portal.ecmwf.int/data/d/interim/

NASA/MERRAMODERN ERA RETROSPECTIVE-ANALYSIS FOR RESEARCH AND APPLICATIONS

• 期間– 1979 年 1月から現在

• モデル（大気モデル）– 大気： 緯度 2/3, 経度 1/2 度，鉛直層は σ-p ハイブリッドの 72 層で上端は 0.01hPa– 陸面： GEOS-5 Catchment hydrology land surface model– 海面： Reynolds et al. (2002) による一週間平均， 1 度格子– データ同化： IAU （4D-Var よりも力学的な整合性は劣るが，計算量ははるかに少ない）

• 提供解像度– 水平： 0.5 度， 1.25 度– 鉛直： 72 σ-p 面 , 42 等圧面， 2 次元物理量– 時間：月毎， 6 時間， 3 時間， 1時間（ 2次元物理量のみ）

• 利用方法　– “please acknowledge the Global Modeling and Assimilation Office (GMAO) and the GES DISC for the

dissemination of MERRA.” とのこと． 下記文献を引用する形式に変更？（ 2012 年 7月 17 日追記）• 公式サイト

– http://gmao.gsfc.nasa.gov/research/merra/• 参考文献

– Rienecker, Michele M., and Coauthors, 2011: MERRA: NASA’s Modern-Era Retrospective Analysis for Research and Applications. J. Climate, 24, 3624–3648. http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/jcli-d-11-00015.1

• データ配布元– http://cookbooks.opengrads.org/index.php?title=Recipe-014:_Accessing_MERRA_data_on_FTP/OPeNDA

P_with_GrADS

NCEP/CFSRNCEP Climate Forecast System Reanalysis

• 期間： 197901～現在• モデル（大気海洋結合モデル）

– 大気： GFS, T382L64 ，　水平約38 km，鉛直層は σ-p ハイブリッドで上端は 0.266hPa– 海洋： MOM4， 赤道付近で0.25 度，それ以外は0.5 度，40 層，最深層は4737 m– 陸面： Noah– データ同化

• 大気 : GSI, T382L64, 6 時間毎• 海洋 : GODAS with MOM4, 6 時間毎• 陸面 : GLADS, 24 時間毎

• その他の特筆されている事項– CO2，エアロゾル，トレースガス，太陽放射の変動を考慮

• 提供解像度　– 水平：0.3度（表面のみ）， 0.5度– 鉛直：37 等圧面，16 等温位面， 2次元物理量，他– 時間：月毎，6時間，1時間（鉛直層数は1～7に間引きされており，変数もごく一部）

• 利用方法– Saha, Suranjana, and Coauthors, 2010: The NCEP Climate Forecast System Reanalysis. Bull. Amer. Meteor. Soc., 91,

1015–1057.　doi: 10.1175/2010BAMS3001.1 　 を引用http://journals.ametsoc.org/doi/abs/10.1175/2010BAMS3001.1

• 公式サイト– http://cfs.ncep.noaa.gov/cfsr/

• データ配布– http://nomads.ncdc.noaa.gov/data.php?name=access#cfsr– http://dss.ucar.edu/pub/cfsr.html

JRA-55• 期間

– 195801-201231?　• モデル　（大気モデル）

– 大気：TL319L60– データ同化：4D-Var

• その他特筆されている事項– 5種類の温室効果ガス濃度トレンドを考慮 (JRA-25ではCO2のみ一定値 )

• 提供解像度– 不明

• 利用方法– 不明

• 公式サイト– なし

• 参考文献– http://ci.nii.ac.jp/naid/110007626821– http://www.wmo.int/pages/prog/gcos/aopcXVI/12.2_JRA-55.pdf

• データ配布元– 不明

2013 年公開予定

同化に用いられているデータ

ERA-Interim伝統的な観測• 地上観測 : Ps, 2-m T, 2-m RH. 　 1989-• 船舶・海上ブイ観測 : Ps, 10-m u/v. 　 1989-• ラジオゾンデ : T, u/v, q. 　 1989-• 気球観測 : 　 u/v. 　 1989-• 投下式ゾンデ : T, u/v, q. 　 1989-• ウインドプロファイラ： u/v

– 北アメリカ : 1994-– EU, 日本 : 2002-

• 飛行機 : T, u/v. 　 1989-• 飛行機運航用の気象情報システム

– METAR: Ps. 2004-

ERA-Interim衛星による radiance 観測• 可視・赤外（ TOVS and ATOVS ） : 1989-• 静止衛星による赤外放射 : 2001-– 晴天時のみ

• マイクロ波 : 1989-– 晴天時には radiance として同化– 曇天・雨天時には可降水量に変換して同化

• AIRS の各種データ : 2003-

ERA-Interimその他の衛星観測• 海上風速

– ERS-1 ， ERS-2: 1992- – QuikSCAT: 2000/02-2009

• 対流圏上層の風 :– 静止衛星画像解析（ GOES, GMS ） : 1989-– MODIS の解析 : 2007/02-

• 気温と湿度のプロファイル（ GPS radio occultation ）– CHAMP: 2001/06-– COSMIC: 2006/12-

• オゾンのプロファイル : 1989-• 波高 : 1991/08-• 雪 : 2003-

NASA/MERRA伝統的な観測• 地上観測 : 1970-• 船舶・海上ブイ観測 : 1977-• ラジオゾンデ : 1970-• 気球観測 : 1970-• 投下式ゾンデ : 1970-• ウインドプロファイラ : 1992/05-• 飛行機運航用の気象情報システム– ASDAR and MDCRS: 1970-

• 表面気圧のボーガス観測 : 1978-

NASA/MERRA 衛星による radiance 観測• 可視・赤外（ TOVS and ATOVS ） :

1978/10/30- • 静止衛星による赤外放射 : 2001/01-• マイクロ波 : 　 1987/07-

NASA/MERRAその他の衛星観測• 降水量

– SSM/I: 1987/07-– TMI: 1997/12-

• 海上風速– QuikSCAT: 1999/07-– ERS-1: 1991/08-1996/05– ERS-2: 1996/03-2001/01– SSM/I V6: 1987/07-

• 対流圏上層の風速– 静止衛星画像解析（ GOES, GMS, METEOSAT ） : 1977-– MODIS の解析 : 2002-

• オゾンのプロファイル : 1978/10-

NCEP/CFSR伝統的な観測• 地上観測 : 1948-• 海上観測 : 1948-• ラジオゾンデ : 1948- • 気球観測 : 1948-• 飛行機 : 1962-• 飛行機運航用の気象情報システム– ACARS: 1992-– METAR: 1997-

• 海面圧力のボーガス観測データ : 期間不明• AMMA （アフリカモンスーンの学際的分析プロジェクト）による観測 : 2006

NCEP/CFSR衛星による radiance 観測• 可視・赤外（ TOVS and ATOVS ） : 　 1978-• 静止衛星による赤外放射 : 　 1997-• マイクロ波 : 期間不明• Aqua による各種データ : 2004-• GOES による各種データ : 1994-• MetOp-A による各種データ : 2009/01-

NCEP/CFSRその他の衛星観測• 海上風速

– ERS-1/AMI, ERS-2/AMI: 1991-2007– QuikSCAT: 2001-2009– WindSat: 2008/09- – SSM/I: 1993-

• 対流圏上層の風速– 静止衛星画像解析（ GOES, METEOSAT, GMS ） : 1979-– MODIS の解析 : 2004-

• 気温と湿度のプロファイル（ GPS radio occultation ）– CHAMP: 2001/06-– COSMIC: 2006/12-

• オゾンのプロファイル : 1997-

診断に有用な変数

• 表には最も高い解像度を記載している．• MERRA が提供する 3 次元の高解像度データ（ 2/3°×1/2°）は，基本的な変数についてのみ

瞬間値（ GCM に与えられる初期値）として与えられている．その他の 3 次元変数については低解像度（ 1.25°）のもののみが提供されている．

• 凡例 = 　時間，水平解像度，鉛直層数– 時間の単位： hr=hour, mo=month– 鉛直層数の単位： P ＝等圧面， H ＝ハイブリッドシ

グマ， L ＝特定の高度（表面， 2 － m など）

基本的な変数ERA-Interim* NASA/MERRA NCEP/CFSR*

東西風速 6 hr, 1.5°, 37P 6 hr, 2/3°×1/2°, 72H** 6 hr, 0.5°, 37P

南北風速 6 hr, 1.5°, 37P 6 hr, 2/3°×1/2°, 72H** 6 hr, 0.5°, 37P

鉛直風速 6 hr, 1.5°, 37P 3 hr, 1.25°, 42P* 6 hr, 0.5°, 37P

ジオポテンシャル高度

6 hr, 1.5°, 37P 6 hr, 2/3°×1/2°, 72H** 6 hr, 0.5°, 37P

表面 / 海面校正気圧 6 hr, 1.5°, 37P 6 hr, 2/3°×1/2°, 72H** 6 hr, 0.5°, 37P

温度 6 hr, 1.5°, 37P 6 hr, 2/3°×1/2°, 72H** 6 hr, 0.5°, 37P

比湿 6 hr, 1.5°, 37P 6 hr, 2/3°×1/2°, 72H** 6 hr, 0.5°, 37P* GCM によって計算された平均値．** GCM の初期値として使われる瞬間値．

Takatama et al. [2011] の診断に必要なパラメータERA-Interim* NASA/MERRA* NCEP/CFSR*

表面（付近）の気温 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

表面風応力 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

水平移流による加速 × × ×

鉛直移流による加速 × × ×

鉛直拡散による加速 × × 1 mo, 1.0°, 37P

水平拡散による加速 × × ×

対流による加速 × ×** 1 mo, 1.0°, 37P

重力波抵抗による加速

× 3 hr, 1.25°, 42P 1 mo, 1.0°, 37P* 全て GCM によって計算された平均値．以下のスライドでは省略．** 次スライドの乱流による加速に含まれるかもしれないが，詳細は不明．

その他の加速ERA-Interim NASA/MERRA NCEP/CFSR

データ同化(from analysis)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

力学過程 *(from dynamics)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

乱流過程 *(from turbulence)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

湿潤過程(from moist physics)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

* 詳細は示されていないが，おそらく力学過程はグリッドスケールの加速を，乱流過程はサブグリッドスケールの加速を意味している．

加熱（１）ERA-Interim NASA/MERRA NCEP/CFSR

潜熱表面フラックス 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

顕熱表面フラックス 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

浅い対流による × × 1 mo, 1.0°, 37L

深い対流による × × 1 mo, 1.0°, 37L

大規模凝結 × × 1 mo, 1.0°, 37L

鉛直拡散 × 3 hr, 1.25°, 42P（２つの合計）

1 mo, 1.0°, 37L

水平拡散 × ×

短波放射 × 3 hr, 1.25°, 42P 1 mo, 1.0°, 37L

長波放射 × 3 hr, 1.25°, 42P 1 mo, 1.0°, 37L

U’T’ × × 1 mo, 0.5°, 37LV’T’ × × 1 mo, 0.5°, 37LW’T’ × × 1 mo, 0.5°, 37L

加熱（２）ERA-Interim NASA/MERRA NCEP/CFSR

データ同化(from analysis)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

力学過程(from dynamics)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

物理過程(from physics)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

乱流過程(from turbulence)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

湿潤過程(from moist physics)

× 3 hr, 1.25°, 42P ×

降水ERA-Interim NASA/MERRA NCEP/CFSR

合計 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

対流性降水 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

大規模降水 6 hr, 1.5°, 1L 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L 6 hr, 0.3°, 1L

かなとこ雲からの降水 × 1 hr, 2/3°×1/2°, 1L ×