降水量の全球規模の格子点データ

その後部分的に改訂していますが、全般に情報が古くなっています。 谷田貝(2007)の解説、および GEWEX Radiation Panelの Assessment of Global Precipitationプログラムの報告 (http://cics.umd.edu/~yin/GPCP/ASSESSMENT/assessment.html) に、関連する新しい情報があります。(2007年12月30日)

[おことわり]

1. 全球規模の地表面水収支に関する重要参考文献

• Baumgartner and Reichel (1975, 地図集) Baumgartner (1982, 要約)。
• Korzun et al. (1974a, 地図集; 1974b, 総合報告)。

2. 地上観測にもとづく気候値の格子点データ

• Jaeger (1976)。 5度格子。Jaeger (1983)に、それ以前のデータを含めたレビューがある。
• Legates (1987), Legates and Willmott (1990)。0.5度格子。 雨量計の補正をした。 Legates (1995)で、Jaegerその他のデータとの比較をしている。
  その後、これの改訂版という位置づけのデータセット (Willmott, Matsuura and Legates) およびそれに関連する毎年毎月のデータセットが Delaware大学(http://climate.geog.udel.edu/)から公開されている。
• New et al. (1999, 2000)。陸上のみ、0.5度格子。 East Anglia大学(http://www.cru.uea.ac.uk/)から公開されている。 1999年の論文では1961--90年の30年平均の気候値、 2000年の論文では1901--95年の毎年毎月のデータが紹介されている。 ただしこれらはそれぞれhttp://www.cru.uea.ac.uk/cru/data/hrg.htm に示されたCRU CL 1.0とCRU TS 1.0というバージョンに相当する。 現在では降水量の気候値はCRU CL 2.0、毎年毎月の値はCRU TS 2.1が最新のようである。

3. 衛星観測と地上観測を組み合わせた格子点データ

• GPCP ... 別項目参照。
• CMAP (CPC Merged Analysis of Precipitation; CPCはClimate Prediction Center): Xie and Arkin (1996, 1997)。 情報は http://www.cpc.ncep.noaa.gov/products/global_precip/html/wpage.cmap.html、 データはftp://ftpprd.ncep.noaa.gov/pub/precip/cmap/にある。 月ごとの値は1979年1月--2004年9月 (2005年7月6日現在最新の0411版、ファイルの日付は2004年11月30日) の毎月、2.5度格子。 予報値を併用した値(rain1)と使わない値(rain2)を含む。
  半旬(5日)ごとの値も作られている。
  データ源は1986--1987年以前と以後でかなり違う。 そのため、格子点データの質にも不連続がありうる。 実際、Matsuyama et al. (2002)は、 コロンビア内陸部付近で1986年にジャンプを見つけた。
  ArkinもGPCPのプロジェクトメンバー(いわば発起人)だが、 CMAPをGPCPデータセットと呼ぶのは適当でない。
• Gruber et al. (2000): GPCP (ver. 1, minor version 不明) と CMAPの比較。 対象期間 1987年7月--1998年12月。
  • 熱帯の海上でCMAPのほうが値が大きい。 これは、CMAPではサンゴ礁の島の雨量計データを使って 衛星観測を較正しているため。
  • 高緯度の特に大陸上でGPCPのほうが値が大きい。 これは、GPCPでは雨量計の補正をしているため。 [増田補足: GPCP ver. 2では、これに加えて高緯度の海上でCMAPとの差が大きい。 これはおもに、TOVSデータをとりこむ際の較正 (まずSSM/Iを較正し、両者が共存するところでそれに合わせている)を 変えたためである(Adler et al., 2003)。]
  • 海岸付近などに不規則な違いがある。
  • 年々変動のシグナルに関してはよく似ている。
• Yin et al. (2004): GPCP ver. 2とCMAPの比較。
• Assessment of Global Precipitation 降水量データのレビューが進行中。 GPCPのホームページ(下記)にあらすじがある。

4. Global Precipitation Climatology Project (GPCP)

2005年7月現在、GPCPプロジェクトのホームページは、 http://cics.umd.edu/~yin/GPCP/main.htmlであるらしい。 (多くのところからリンクされている orbit-net.nesdis.noaa.gov/arad/gpcp/はなくなっている。)

GPCC

雨量計のデータの収集、格子点化は ドイツ気象庁(DWD)内のGlobal Precipitation Climatology Centre (GPCC)で 行なわれている。 ここで作られた、地上観測だけにもとづく格子点データは ふつう(GPCPデータセットではなく)GPCCデータセットと呼ばれている。

GPCCの全球データセットには、 原則としてリアルタイムの気象通信網で届いたデータに基づくmonitoring productと、 遅れて集められた観測値も使ったfull data productがある。 Monitoring productの1986年から2005年4月まで(2005年7月現在)の 月ごとの格子点値は、 GPCC (http://gpcc.dwd.de/)からオンライン公開されている。 Full data productの提供についてはGPCCに問い合わせてほしいとのことだが、 その1986年から1995年までの月ごとの格子点値は、 ISLSCP-2 (http://islscp2.sesda.com/)のデータベースに収録されている。

なお、GPCCではGPCP関係の活動とは別にVASClimOというプロジェクトで 1951-2000年の毎年毎月の降水量データセットを作った。

GPCCでは雨量計の系統誤差(特に雪の降水量を過小評価すること)の補正を 重要な課題として取り組んでいるが、 今のところ(2005年7月現在)GPCCが公開している全球規模のデータセットは、 いずれも雨量計の補正を含まないものである。 (ヨーロッパ地域については、 毎日の気温・風などの観測値を使って雨量計の補正をしたデータセットも 作っていたが、2005年7月現在、GPCCのwebページには見当たらない。)

GPCPデータセット(sg)

多種類の衛星データの組み合わせ、それと雨量計データとの組み合わせは NASA Goddard Space Flight Center (GSFC) Lab. Atmospheres の Huffmanたちが行なっている。 GPCPデータセットというと、ふつう、 このsatellite-gauge combined precipitation data set (便宜上sgと略す)を さす。 GPCPデータは、公式にはNational Climatic Data Center http://www.ncdc.noaa.gov/oa/wmo/wdcamet-ncdc.html から、 また、sgデータを作っているGSFCの http://precip.gsfc.nasa.gov/ からも公開されている。 基本的文献は Adler et al. (2003), Huffman et al. (1997), そのもとのアルゴリズム解説はHuffman et al. (1995, ただしそこに書かれた予報値とのマージはしていない)。 1986年以後のデータの 編集手順は、SSM/I+TOVS、それを赤外データとマージ、さらに雨量計とマージ。

GPCP sgデータのバージョン

1DD以外は、2.5度格子、毎月。 (勉強会の当時は最新だったver. 2と1DDのベータテスト版について書いたが、 その後出た公式版の説明にさしかえた。)

• [Version 1] Huffman et al. (1997) で紹介。 対象期間は1987年7月--1995年12月、1987年12月欠。
• [Version 1a]
• [Version 1c] 1987年7月--2000年5月 (2004年3月現在、オンラインドキュメントの日付は2000年7月19日)、1987年12月欠。
• [Version 2] Adler et al. (2003) で紹介。 対象期間は1979年1月--2005年1月 (2005年7月現在、オンラインドキュメントの日付は2005年3月22日)。
• [1-degree daily (1DD)] Huffman et al. (2001) で紹介。 対象期間は1997年1月--2005年1月 (2005年7月現在、オンラインドキュメントの日付は2005年4月13日)。

Version 2の入力データ

1986年1月と1987年7月に変化(Xie and Arkin 1997のFig. 1参照)。

• 衛星データ
  • SSM/I (DMSP) emission ... Chang (NASA GSFC Lab. Hydrosph.)が作成、Wilheitの方式による。 1987年7月以後、水上について利用。
  • SSM/I (DMSP) scatter ... Ferraro (NOAA NESDIS Office of Research & Application)が作成、 Grodyの方式による。 1987年7月以後、陸上について利用。
  • TOVS (NOAA) ... 雲に関する量との経験則。 Susskind (NASA GSFC Sat. Appl. Office)が作成。 1986年以後は、SSM/Iの欠測を埋める形で利用。 1985年以前は、1988--1998についてsgに合うように調整して利用。
  • GPI (GOES Precipitation Index) ... GOES, GMS, Meteosat、補助的にNOAAの赤外画像センサーによる 上層雲量との経験則。 1986年以後。 Janowiakたち(NOAA NCEP CPC)が作成。Arkin and Meisnerの方式による。 これを、merged SSM/I+TOVSに合うように調整して利用(Adlerたちの 方法による)。
  • OPI (OLR Precipitation Index) ... Janowiakたち(NOAA NCEP CPC)が作成。 NOAA AVHRR によるoutgoing longwave radiationとの経験則。 1985年以前について、1988--1996についてsgに合うように調整して 利用。
• 地上雨量計による格子点データ
  • 1986年以降 ... Rudolfたち(DWD GPCC)が作成(GPCC monitoring product)。
  • 1985年以前 ... Janowiakたち(NOAA NCEP CPC)が作成。 Global Historical Climate NetworkとCPCの Climate Assessment & Monitoring Systemのデータを合わせ、 空間内挿したもの。
  • いずれも、Legates (1987)の方式による雨量計の補正をして 使っている。 (Legatesが格子点ごと・月別に求めた気候値の補正係数をかけているだけ。)

参考文献

• Adler R.F., Huffman G.J., Chang A., Ferraro R., Xie P.-P., Janowiak J., Rudolf B., Schneider U., Curtis S., Bolvin D., Gruber A., Susskind J., Arkin P. and Nelkin E., 2003: The version-2 Global Precipitation Climatology Project (GPCP) monthly precipitation analysis (1979 - present). J. Hydrometeorol., 4, 1147 - 1167.
• Baumgartner A., 1982: Water balance. Land Surface Processes in Atmospheric General Circulation Models (Eagleson, P.S. ed.), Cambridge Univ. Press, 515 -- 538.
• Baumgartner A. and Reichel E., 1975: The World Water Balance: Mean Annual Global, Continental and Maritime Precipitation, Evaporation and Runoff. Ordenbourg, München.
• Gruber A., Su X., Kanamitsu M. and Schemm J., 2000: The comparison of two merged rain gauge -- satellite precipitation data sets. Bull. Amer. Meteorol. Soc., 81, 2631 -- 2644.
• Huffman G.J., Adler R.F., Rudolf B, Schneider U. and Keehn P.R., 1995: Global precipitation estimates based on a technique for combining satellite-based estimates, rain gauge analysis, and NWP model precipitation information. J. Climate, 8, 1284 -- 1295.
• Huffman G.J., Adler R.F., Arkin P., Chang A., Ferraro R., Gruber A., Janowiak J., McNab A., Rudolf B. and Schneider U., 1997: The Global Precipitation Climatology Project (GPCP) combined precipitation data set. Bull. Amer. Meteorol. Soc., 78, 5 -- 20.
• Huffman G.J., Adler R.F., Morrissey M.M., Bolvin D.T., Curtis S., Joyce R., McGavock B. and Susskind J., 2001: Global precipitation at one-degree daily resolution from multisatellite observations. J. Hydrometeorol., 2, 36 - 50.
• Jaeger L., 1976: Monaskarten des Niederschlags für die ganze Erde. Ber. Deutsch Wetterdienstes, 139, 33 pp.+plates.
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• Korzun V.I. et al. eds., 1974a: Atlas of World Water Balance, Gidrometeoizdat (Leningrad) and UNESCO Press (Paris).
• Korzun V.I. et al. eds., 1974b: World Water Balance and Water Resources of the Earth, Gidrometeoizdat, Leningrad, English edition, 1978, UNESCO Press.
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• 谷田貝 亜紀代, 2007: 水循環解析 -- データの作成と利用。 天気 (日本気象学会), 54, 999 - 1002 (12月号)。
• Yin X., Gruber A. and Arkin P., 2004: Comparison of the GPCP and CMAP merged gauge-satellite monthly precipitation products for the period 1979--2001. J. Hydrometeorology, 5, 1207 -- 1222.