JAGUAR data assimilation system Whole neutral Atmosphere Reanalysis

About

Zonal Mean Zonal Wind at the Equatorial Region

About JAGUAR-DAS and JAWARA

The Japanese Atmospheric General circulation model for Upper Atmosphere Research Data Assimilation System (JAGUAR-DAS) is a data assimilation system targeting the whole neutral atmosphere (Koshin et al., 2020; 2022a). We have produced a 19-year JAGUAR-DAS Whole neutral Atmosphere Reanalysis (JAWARA) from Sep. 2004 to Dec. 2023, and data production after Dec. 2023 is ongoing. This reanalysis is the first long period reanalysis for the height region from the surface to the lower thermosphere.

JAGUAR-DAS was developed as one of the three main components of an international project, the Interhemispheric Coupling Study by Observations and Modeling (ICSOM; Sato et al., 2023). The primary aim of ICSOM is to explore the dynamics of phenomena in the whole middle atmosphere, where gravity waves play a significant role. To achieve this, JAWARA is utilized to integrate simultaneous observations by networking mesosphere-stratosphere-troposphere (MST) radars globally with gravity-wave permitting general circulation model simulations.

The zonal winds from JAWARA in the mesosphere and lower thermosphere (MLT) region have been validated using radar observations that are not assimilated (Koshin et al., 2020; 2022a; 2022b). Long-term JAWARA data are used to study the Intraseasonal Oscillation (ISO) in the MLT region (Koshin et al., 2022b) and the Interhemispheric Coupling (IHC) in the Austral winter (Koshin and Sato, 2024).

JAWARA data have been used for the initialization of simulation with a high-resolution gravity-wave-permitting GCM (Okui et al., 2021; Watanabe et al., 2022; Sato et al., 2023) and a regional atmospheric model (Kohma et al., 2024). In addition, JAGUAR-DAS participates in an intercomparison of middle atmosphere data assimilation analysis datasets (McCormack et al., 2021), showing good agreement for zonal mean zonal wind and temperature fields, diurnal and semidiurnal migrating solar tides, and traveling planetary waves.

JAGUAR-DAS、JAWARAとは

JAGUAR-DASは、中層大気の全高度領域を対象として開発されたデータ同化システムです (Koshin et al., 2020; 2022a)。高度150kmまで計算するハイトップ全球モデルに人工衛星の観測データを同化しています。この同化システムを用いて、2004年9月から2023年12月までの19年以上にわたる長期間の再解析データ (JAWARA) を作成しました。2023年12月以降のデータも順次作成を進めています。JAWARAは、世界初の地表から下部熱圏までをカバーする大気長期再解析データとなります。

JAGUAR-DASは、国際プロジェクト,Interhemispheric Coupling Study by Observations and Modeling（ICSOM; Sato et al., 2023）の3つの主要コンポーネントの1つとして開発されました。ICSOMの主な目的は、重力波が重要な役割を果たす全中層大気の現象の力学を明らかにすることです。ICSOMのなかで、JAWARAは、グローバルな大気レーダー網による国際共同観測で捉えられた現象を重力波解像大気大循環モデルシミュレーションで再現するために利用されています。

中間圏・下部熱圏 (MLT) 領域のJAWARAの東西風は、データ同化に用いていない独立な観測であるレーダー観測のデータにより検証が行われています (Koshin et al., 2020; 2022a; 2022b)。JAWARAデータを用いて、MLT領域の季節内振動 (ISO) や (Koshin et al., 2022b) や南半球冬季の南北両半球結合（IHC、Koshin and Sato, 2024）などの特徴やメカニズムに関する解析が行われています。

JAWARAは高解像度の重力波解像モデルを用いた重力波再現実験の初期値としても使われています (Okui et al., 2021; Watanabe et al., 2022; Sato et al., 2023; Kohma et al., 2024)。また、海外の研究機関で開発されている中層大気を対象とした他のデータ同化解析値との比較を行う共同プロジェクトにも参加し、この結果として東西平均の気温、東西風や太陽同期潮汐、移動性のプラネタリー波が他の解析値とも同等の精度で再現されていることも確認しています。