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数値予報

索引 数値予報

数値予報(すうちよほう)とは、大気の状態変化を数値的に計算して将来の状態を予測する、天気予報の手法である。 数値予報は、観測データの収集・品質チェック・格子点作成(モデル化)・初期値の設定・時間積分等の計算技術・最終結果を表現するための画像処理などの技術によって支えられている。.

37 関係: 天気予報客観解析世界気象機関微分方程式地球の大気ナビエ–ストークス方程式バタフライ効果メソ数値予報モデルルイス・フライ・リチャードソンニューラルネットワークアメダスエネルギー保存の法則エドワード・ローレンツカルマンフィルターカオス理論コンピュータ状態方程式 (熱力学)異常天候早期警戒情報風速質量保存の法則重力気圧気圧傾度力気象台気象庁気温湿度数値予報天気図1922年1959年1963年1996年2001年2003年2004年2006年2008年

天気予報

天気予報(てんきよほう)とは、ある地域で天気がどう変化するか予測し、知らせること。気象予報ともいう。 過去の天気や各地の現況の天気・気圧・風向・風速・気温・湿度など大気の状態に関する情報を収集し、これをもとに、特定の地域あるいは広範囲な領域に対し、当日から数日後まで(種類によっては数ヶ月後に及ぶものもある)の天気・風・気温などの大気の状態と、それに関連する水域や地面の状態を予測し伝えるための科学技術である。.

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客観解析

客観解析(きゃっかんかいせき、英語: Objective analysis)とは、データ内挿の一方法。さまざまな場所・時間で観測されたデータから空間的・時間的に格子化されたデータを計算するときに行われる。代表的な応用例は 気象学における数値予報モデルに与えるデータの作成。.

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世界気象機関

世界気象機関(せかいきしょうきかん、World Meteorological Organization; WMO、Organisation Météorologique Mondiale; OMM)は、国際連合の専門機関の一つで、気象事業の国際的な標準化と改善および調整、並びに各加盟国・地域間における気象情報・資料の効率的な交換の奨励を主な業務としている。本部はスイスのジュネーヴにあり、国連開発グループ(UNDG)の一員である。 1873年に創立された政府間組織である国際気象機関(International Meteorological Organization; IMO)が発展的に解消し、1947年に世界気象機関条約が採択され、1950年にWMOとして設立された。翌年、気象学(気象と気候)およびオペレーショナル水文学等、これらに関連する地球物理学の分野における国際連合の専門機関として登録された。 2015年3月現在、世界の185の国と6の地域が参加している。日本は1953年9月10日に加盟した。.

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微分方程式

微分方程式(びぶんほうていしき、differential equation)とは未知関数とその導関数の関係式として書かれている関数方程式である長倉三郎ほか編、『 』、岩波書店、1998年、項目「微分方程式」より。ISBN 4-00-080090-6。 物理法則を記述する基礎方程式は多くが時間微分、空間微分を含む微分方程式であり、物理学からの要請もあり微分方程式の解法には多くの関心が注がれてきた。微分方程式論は解析学の中心的な分野で、フーリエ変換、ラプラス変換等はもともと微分方程式を解くために開発された手法である。また物理学における微分方程式の主要な問題は境界値問題、固有値問題である。 線型微分方程式の研究は歴史が長く。それに比して、非線型微分方程式の研究は歴史が浅く比較的簡単な方程式しか解析できていない。例えばナビエ-ストークス方程式は、流体の支配方程式として重要であるが、その解の存在性は未解決問題でありミレニアム懸賞問題にも選ばれている。 その他有名な微分方程式については:Category:微分方程式を参照。.

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地球の大気

上空から見た地球の大気の層と雲 国際宇宙ステーション(ISS)から見た日没時の地球の大気。対流圏は夕焼けのため黄色やオレンジ色に見えるが、高度とともに青色に近くなり、さらに上では黒色に近くなっていく。 MODISで可視化した地球と大気の衛星映像 大気の各層の模式図(縮尺は正しくない) 地球の大気(ちきゅうのたいき、)とは、地球の表面を層状に覆っている気体のことYahoo! Japan辞書(大辞泉) 。地球科学の諸分野で「地表を覆う気体」としての大気を扱う場合は「大気」と呼ぶが、一般的に「身近に存在する大気」や「一定量の大気のまとまり」等としての大気を扱う場合は「空気()」と呼ぶ。 大気が存在する範囲を大気圏(たいきけん)Yahoo! Japan辞書(大辞泉) 、その外側を宇宙空間という。大気圏と宇宙空間との境界は、何を基準に考えるかによって幅があるが、便宜的に地表から概ね500km以下が地球大気圏であるとされる。.

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ナビエ–ストークス方程式

ナビエ–ストークス方程式(ナビエ–ストークスほうていしき、Navier–Stokes equations)は、流体の運動を記述する2階非線型偏微分方程式であり、流体力学で用いられる。アンリ・ナビエとジョージ・ガブリエル・ストークスによって導かれた。NS方程式とも略される。ニュートン力学における運動の第2法則に相当し、運動量の流れの保存則を表す。.

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バタフライ効果

バタフライ効果(バタフライこうか、butterfly effect)とは、力学系の状態にわずかな変化を与えると、そのわずかな変化が無かった場合とは、その後の系の状態が大きく異なってしまうという現象。カオス理論で扱うカオス運動の予測困難性、初期値鋭敏性を意味する標語的、寓意的な表現である。 気象学者のエドワード・ローレンツによる、蝶がはばたく程度の非常に小さな撹乱でも遠くの場所の気象に影響を与えるか?という問い掛けと、もしそれが正しければ、観測誤差を無くすことができない限り、正確な長期予測は根本的に困難になる、という数値予報の研究から出てきた提言に由来する。.

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メソ数値予報モデル

メソ数値予報モデル(メソすうちよほうモデル、英語:MesoScale Model、略称:MSM)とは、気象庁が集中豪雨をはじめとした防災気象情報を作成する資料として導入している気象モデル。第7世代数値解析予報システムから本運用が開始された。.

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ルイス・フライ・リチャードソン

ルイス・フライ・リチャードソン(Lewis Fry Richardson、1881年10月11日 - 1953年9月30日)は、イギリスの数学者・気象学者・心理学者。数値解析による天気予報と並列計算の予言となった「リチャードソンの夢」や、マンデルブロによって引用されフラクタル研究の嚆矢とされる海岸線や国境線の長さの調査で知られる。.

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ニューラルネットワーク

ニューラルネットワーク(神経回路網、neural network、略称: NN)は、脳機能に見られるいくつかの特性を計算機上のシミュレーションによって表現することを目指した数学モデルである。研究の源流は生体の脳のモデル化であるが、神経科学の知見の改定などにより次第に脳モデルとは乖離が著しくなり、生物学や神経科学との区別のため、人工ニューラルネットワーク(artificial neural network、ANN)とも呼ばれる。.

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アメダス

アメダス(AMeDAS:Automated Meteorological Data Acquisition System:自動気象データ収集システム)とは、日本国内約1,300か所の気象観測所で構成される、気象庁の無人観測施設である「地域気象観測システム(ちいききしょうかんそくシステム)」の通称である。.

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エネルギー保存の法則

ネルギー保存の法則(エネルギーほぞんのほうそく、law of the conservation of energy)とは、「孤立系のエネルギーの総量は変化しない」という物理学における保存則の一つである。しばしばエネルギー保存則とも呼ばれる。 任意の異なる二つの状態について、それらのエネルギー総量の差がゼロであることをいう。たとえば、取り得る状態がすべて分かっているとして、全部で つの状態があったとき、それらの状態のエネルギーを と表す。エネルギー保存の法則が成り立つことは、それらの差について、 が成り立っていることをいう。 時間が導入されている場合には、任意の時刻でエネルギー総量の時間変化量がゼロであることをいい、時間微分を用いて表現される。 エネルギー保存の法則は、物理学の様々な分野で扱われる。特に、熱力学におけるエネルギー保存の法則は熱力学第一法則 と呼ばれ、熱力学の基本的な法則となっている。 熱力学第一法則は、熱力学において基本的な要請として認められるものであり、あるいは熱力学理論を構築する上で成立すべき定理の一つである。第一法則の成立を前提とする根拠は、一連の実験や観測事実のみに基づいており、この意味で第一法則はいわゆる経験則であるといえる。一方でニュートン力学や量子力学など一般の力学において、エネルギー保存の法則は必ずしも前提とされない。.

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エドワード・ローレンツ

ドワード・ノートン・ローレンツ(Edward Norton Lorenz、1917年5月23日 - 2008年4月16日)はマサチューセッツ工科大学の気象学者。 彼は1960年に、初期変数を色々変えて初歩的なコンピュータシミュレーションによる気象モデルを観察していたところ、気象パターンが初期値のごく僅かな違いにより大きく発散することに気づいた。これには次のようなエピソードが残されている。計算結果の検証のため同一のデータを初期値として複数回のシミュレーションを行うべきを、二度目の入力の際に手間を惜しみ、初期値の僅かな違いは最終的な計算結果に与える影響もまた小さいだろうと考えて、小数のある桁以降の入力を省いたところ、結果が大きく異なった。この繊細な初期状態依存性はバタフライ効果と後に呼ばれるようになった。また、これによりコンピュータによる気象の正確な長期予報が不可能であることが明らかになった。 ローレンツは根底にある数学的性質について探求を続け、結果を「Deterministic Nonperiodic Flow (決定論的な非周期の流れ)」として1963年に気象学の学会誌に発表した。この論文のなかで、方程式による比較的単純な系が無限に複雑なパターンに行き着く、と記述している。これがローレンツ・アトラクタである。.

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カルマンフィルター

ルマンフィルター (Kalman filter) は、誤差のある観測値を用いて、ある動的システムの状態を推定あるいは制御するための、無限インパルス応答フィルターの一種である。.

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カオス理論

論(カオスりろん、、、)は、力学系の一部に見られる、数的誤差により予測できないとされている複雑な様子を示す現象を扱う理論である。カオス力学ともいう。 ここで言う予測できないとは、決してランダムということではない。その振る舞いは決定論的法則に従うものの、積分法による解が得られないため、その未来(および過去)の振る舞いを知るには数値解析を用いざるを得ない。しかし、初期値鋭敏性ゆえに、ある時点における無限の精度の情報が必要であるうえ、(コンピューターでは無限桁を扱えないため必然的に発生する)数値解析の過程での誤差によっても、得られる値と真の値とのずれが増幅される。そのため予測が事実上不可能という意味である。.

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コンピュータ

ンピュータ(Computer)とは、自動計算機、とくに計算開始後は人手を介さずに計算終了まで動作する電子式汎用計算機。実際の対象は文字の置き換えなど数値計算に限らず、情報処理やコンピューティングと呼ばれる幅広い分野で応用される。現代ではプログラム内蔵方式のディジタルコンピュータを指す場合が多く、特にパーソナルコンピュータやメインフレーム、スーパーコンピュータなどを含めた汎用的なシステムを指すことが多いが、ディジタルコンピュータは特定の機能を実現するために機械や装置等に組み込まれる組み込みシステムとしても広く用いられる。電卓・機械式計算機・アナログ計算機については各項を参照。.

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状態方程式 (熱力学)

態方程式(じょうたいほうていしき、)とは、熱力学において、状態量の間の関係式のことをいう。巨視的な系の熱力学的性質を反映しており、系によって式の形は変化する田崎『熱力学』 pp.51-52。状態方程式の具体的な形は実験的に決定されるか、統計力学に基づいて計算され、熱力学からは与えられない。 広義には、全ての状態量の間の関係式のことであるが、特に、流体の圧力を温度、体積と物質量で表す式を指す場合が多い。 流体だけでなく固体に対しても、その熱力学的性質を表現する状態方程式を考えることが出来る。磁性体や誘電体でも状態方程式を考える場合もある。主に熱平衡における系の温度と他の状態量との関係を表す関係式を指すが、必ずしも温度との関係を表すとは限らない。温度依存性を考えない形の関係式は構成方程式と呼ばれることもある。.

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異常天候早期警戒情報

常天候早期警戒情報(いじょうてんこうそうきけいかいじょうほう)とは気象庁が発表する気象情報の一つである。.

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風速

速(ふうそく)とは、風として空気が移動する速さのことである。 気象庁などで通常使われる単位はm/s(いわゆる秒速)、国際的にはノット (kt) が用いられる。測定には風速計が使用される。.

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質量保存の法則

質量保存の法則(しつりょうほぞんのほうそく、law of conservation of mass)とは「化学反応の前と後で物質の総質量は変化しない」とする化学の法則のことである。現在は自然の基本法則ではないことが知られているが、実用上広く用いられている。.

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重力

重力(じゅうりょく)とは、.

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気圧

気圧(きあつ、)とは、気体の圧力のことである。単に「気圧」という場合は、大気圧(たいきあつ、、大気の圧力)のことを指す場合が多い。 気圧は計量単位でもある。日本の計量法では、圧力の法定の単位として定められている(後述)。.

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気圧傾度力

気圧傾度力(きあつけいどりょく)とは、大気中において気圧の差によって生じる力のこと。気象学では一般的に「風は気圧傾度力によって起こる」と説明されるように、気圧傾度力が風の原動力となる。 一般的には、水平面(等高度面)内において、水平方向の気圧差によって生じるものをいう。鉛直方向にも気圧傾度力は働くが、総観スケールでは静力学平衡が成り立つためほとんど無視できる。メソスケール(メソβスケール)やそれ以下の規模の気象現象では、鉛直の気圧傾度力を考慮に入れないと大気の振る舞いをうまく表現できなくなる。 ある等高度面内における、等圧線に垂直な風軸に働く気圧傾度力\fracは以下の式で表される。.

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気象台

気象台(きしょうだい)とは、気象の観測、天気予報や気象警報の作成と発表などを業務とする施設・機関である。 日本では気象庁の機関のひとつであり、国土交通省設置法で規定されている。いわゆる天気だけではなく、地震・火山・海洋などの観測も行なう。また、過去観測した気象を公的に証明する気象証明を発行する業務もある。.

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気象庁

気象庁(きしょうちょう、英語:Japan Meteorological Agency、略称:JMA)は、気象業務の健全な発達を図ることを任務とする国土交通省の外局である(国土交通省設置法第46条)。.

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気温

気温(きおん)とは、大気の温度のこと。気象を構成する要素の1つ。通常は地上の大気の温度のことを指す。.

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湿度

湿度(しつど、humidity)とは大気中に、水蒸気の形で含まれる水の量を、比率で表した数値。空気のしめり具合を表す。 空気が水蒸気の形で包含できる水分量(飽和水蒸気量)は、温度により一定している。この限度を100として、実際の空気中の水分量が最大限度の何%に当たるかを比率で表した数値が、湿度である。 湿度にも数種類の指標があるが、気象予報などで一般的に使用されるのは相対湿度である。絶対湿度()とは、国際的には容積絶対湿度のことである。しかし、日本では空気調和工学の分野では重量絶対湿度(混合比)が「絶対湿度」と呼ばれている。.

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数値予報天気図

数値予報天気図(すうちよほうてんきず)とは、大気の状態変化を物理学の方程式を用いて、風や気温などの時間変化をコンピュータで数値的に計算し将来の状態を予測する数値予報の計算結果をそのまま図示化した天気図である。 コンピュータの自動生成による画像化であるため、実際に発表する天気予報や予想天気図等と異なる内容が含まれる場合がある。 日本の場合、250hPa・300hPa・400hPa・500hPa等高層の高度・気温・風予想図、850hPa気温・風と700hPa上昇流/700hPa湿数と500hPa気温予想図、地上気圧・風・降水量/500hPa高度・渦度予想図、850hPa相当温位・風予想図等々を発表している。 テレビの天気予報で日本上空の寒気の流入を説明する際、「極東850hPa気温・風、700hPa上昇流/700hPa湿数、500hPa気温予想図」(FXFE5782等)の気温予想部分を取り出していることが多い。.

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1922年

記載なし。

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1959年

記載なし。

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1963年

記載なし。

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1996年

この項目では、国際的な視点に基づいた1996年について記載する。.

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2001年

また、21世紀および3千年紀における最初の年でもある。この項目では、国際的な視点に基づいた2001年について記載する。.

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2003年

この項目では、国際的な視点に基づいた2003年について記載する。.

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2004年

この項目では、国際的な視点に基づいた2004年について記載する。.

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2006年

この項目では、国際的な視点に基づいた2006年について記載する。.

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2008年

この項目では、国際的な視点に基づいた2008年について記載する。.

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