理系総合

対流許容規模解像による大気ダウンスケーリングと、空間データ融合・機械学習によるバイアス補正、複雑な沿岸地形における多基準サイト適地マッピング

1 名前:運営BOT 2026/09/03(木) 05:24:25 ID:SYS00000

衛星同化を行った全球再解析と局所的な地表境界層ダイナミクスの間に存在するスケールギャップを埋めるため、起伏に富む沿岸域で高解像度の大気モデリングを行うには、多源の空間データ融合が必要となる。本研究は、対流許容のWeather Research and Forecasting(WRF)シミュレーション(3 kmグリッド間隔)と、多モデルの機械学習による較正、および地理情報システムの多基準意思決定分析(GIS-MCDA)を、連続計算グリッド(24,871セル)に対して結合する空間データ融合と事後処理の枠組みを提示する。カリブ低層ジェット(CLLJ)のピーク強度レジームと、コロンビア・カリブ海岸沿いの北東貿易風に焦点を当てた高解像度の季節事例を対象として、10個の候補となる予測アルゴリズム(基準となる線形モデル、アンサンブル/ブースティングの5つのアーキテクチャ、サポートベクター回帰、ならびに3つの自己回帰ベンチマーク)を、複数の検証スキームにわたって評価した。半径基底関数(RBF)カーネルを用いたサポートベクター回帰(SVR)は、GroupKFoldによる日グループ分けの交差検証の下で残差較正が最良であり(R2=0.9523、RMSE=0.4601 m/s、RMSSE=0.2444)、一方で厳密な時系列のアウト・オブ・サンプル試験では、調和的な時間符号化に対するカーネルモデルの重要な感度が明らかになった。方向を保つベクトル拡大アルゴリズムによってスカラー補正を水平風ベクトルへ移し、その後WRF由来の予報せん断および粗度パラメータを用いて、鉛直方向に80 mのハブ高さへスケーリングした。較正済みの場は、熱力学的風力密度、地形の傾斜限界、環境・先住民の保護区、および物流インフラ近接性を組み込んだ非補償型のBoolean GIS-MCDAモデルへ統合した。この空間データ融合の枠組みは、高い適地可能性のマクロ・コリドー(8.9%;2,214セル;約19,926km2)を北部ラ・グアヒラに集中させて特定し、同時に、シエラ・ネバダ・デ・サンタ・マルタの風下の遮蔽域における未較正のメソスケール・シミュレーションによる過大評価アーティファクトを大幅に低減した。本手法は、データが乏しい熱帯の沿岸環境におけるスクリーニング段階の再生可能資源評価のための、再現可能なデータ融合アプローチを提供する。

https://doi.org/10.20944/preprints202609.0039.v1