【第62回 気象予報士試験 専門知識】問6 気温ガイダンスをわかりやすく解説

こんにちは！今回は第62回気象予報士試験 専門知識 問6を解説します！

この問題は、気象庁の気温ガイダンスについての問題です。

ガイダンスは、数値予報モデルの結果をそのまま使うのではなく、過去の予測誤差などをもとに補正して、実際の予報に使いやすい形にする技術です。

この問題で重要なポイント

  • 気温ガイダンスは、数値予報モデルの系統的な誤差を低減できる
  • 逐次学習により、予測式の係数は時間とともに変化する
  • 海陸の区別の不一致による誤差は、ガイダンスで補正できる場合がある
  • 前線通過などのタイミングずれは、ガイダンスだけでは補正が難しい
  • ガイダンスは万能ではなく、元の数値予報モデルの予測に大きく依存する

■ 問題文

気象庁の気温ガイダンスについて述べた次の文（a）〜（c）の正誤の組み合わせとして正しいものを、下記の①〜⑤の中から1つ選べ。

（a）気温ガイダンスは、数値予報モデルの改良等により予測特性が変化した場合でも、逐次学習によって予測式の係数が時間経過とともに変化し、モデルの予測誤差を低減することができる。

（b）数値予報モデルでは海陸の区別が実際と一致していない格子点がある。気温ガイダンスは、海陸の区別の不一致に起因するモデルの予測誤差を低減することができる。

（c）数値予報モデルが寒冷前線の通過のタイミングを正しく予測できない場合でも、気温ガイダンスは気温が低下するタイミングを正しく補正して予測することができる。

（a） （b） （c）
①正正正
②正正誤
③誤正誤
④誤誤正
⑤誤誤誤

■ 解答

②

（a）正
（b）正
（c）誤

■ 解き方の方針

この問題は、気温ガイダンスが「何を補正できて、何を補正しにくいのか」を整理すると解きやすいです。

系統的な誤差
↓
補正しやすい

海陸の違いによる偏り
↓
補正しやすい

前線通過のタイミングずれ
↓
補正しにくい

ガイダンスは非常に有効な技術ですが、数値予報モデルの予測そのものが大きくずれている場合、すべてを正しく直せるわけではありません。

■ 気温ガイダンスとは？

気温ガイダンスとは、数値予報モデルの予測値をもとに、過去の観測値との関係を使って気温を補正する予測手法です。

数値予報モデルには、地形の表現、海陸の表現、モデルの物理過程などに由来する誤差があります。

そのため、モデルの気温予測をそのまま使うのではなく、統計的な補正を加えて、より実際の気温に近づけるのがガイダンスです。

ガイダンスのイメージ

数値予報モデルの予測
↓
過去の予測誤差を学習
↓
統計的に補正
↓
実際の予報に使いやすい値へ

つまり、ガイダンスは「数値予報モデルのクセを補正する仕組み」と考えるとわかりやすいです。

■ （a）逐次学習によりモデルの予測誤差を低減できる

（a）は正しいです。

気温ガイダンスでは、過去の数値予報モデルの予測値と実際の観測値の関係をもとに、予測式を作ります。

しかし、数値予報モデルは改良されることがあります。

モデルが改良されると、予測のクセや誤差の出方も変化します。

そこで、気温ガイダンスでは逐次学習によって、予測式の係数を時間とともに更新していきます。

逐次学習のイメージ

モデルの予測特性が変化
↓
過去の誤差傾向も変化
↓
予測式の係数を少しずつ更新
↓
新しいモデルのクセに対応

その結果、モデル改良などで予測特性が変化しても、ガイダンスはそれに追随し、モデルの予測誤差を低減することができます。

したがって、（a）は正です。

■ （b）海陸の区別の不一致による誤差は低減できる

（b）は正しいです。

数値予報モデルでは、大気を格子に区切って計算しています。

そのため、海岸線付近では、実際には陸地である地点がモデル上では海として扱われたり、逆に実際には海である地点が陸として扱われたりすることがあります。

この海陸の区別のずれは、気温予測に大きく影響します。

一般に、陸は海よりも気温の日変化が大きく、海は陸よりも温度変化が小さいためです。

海陸の違いが気温に効く理由

陸地
↓
暖まりやすく冷えやすい

海
↓
暖まりにくく冷えにくい

そのため、モデル上の海陸の扱いが実際と違うと、気温予測に系統的な誤差が生じやすくなります。

気温ガイダンスは、このようなモデルの系統的な誤差を、過去の予測値と観測値の関係から補正できます。

したがって、（b）は正です。

■ （c）前線通過のタイミングずれはガイダンスだけでは補正しにくい

（c）は誤りです。

寒冷前線が通過すると、気温が大きく低下することがあります。

しかし、数値予報モデルが寒冷前線の通過時刻を誤って予測している場合、気温低下のタイミングもずれてしまいます。

気温ガイダンスは、モデルの予測値を統計的に補正する技術です。

そのため、モデルが前線通過のタイミングを正しく予測できていない場合に、ガイダンスだけで気温低下のタイミングを正しく直すことは難しいです。

ここがひっかけ！

モデルが前線通過を3時間遅く予測
↓
気温低下も3時間遅く予測されやすい
↓
ガイダンスだけで正しい時刻へ直すのは難しい

ガイダンスは万能ではありません。元の数値予報モデルで現象のタイミングがずれていると、そのずれを完全に補正するのは困難です。

したがって、（c）は誤です。

■ 選択肢確認表

選択肢 正誤 理由
（a） 正 逐次学習により予測式の係数が更新され、モデルの予測特性の変化に対応できる
（b） 正 海陸の区別の不一致による系統的な気温誤差は、ガイダンスで低減できる
（c） 誤 前線通過のタイミングずれは、ガイダンスだけでは正しく補正しにくい

以上より、正しい組み合わせは②です。

■ 受験生がつまずくポイント

1. ガイダンスを「何でも直せる補正」と考えてしまう

ガイダンスは、モデルの系統的な誤差を補正するのに有効です。

しかし、前線通過のタイミングのように、現象そのものの予測時刻がずれている場合は補正が難しくなります。

2. 逐次学習の意味があいまいになる

逐次学習とは、新しいデータを取り込みながら、予測式の係数を少しずつ更新していくことです。

モデルが改良されて予測特性が変わっても、その変化に合わせて補正方法を調整できます。

3. 海陸の違いが気温に効く理由を見落とす

陸と海では熱の性質が違います。

陸は暖まりやすく冷えやすく、海は暖まりにくく冷えにくいです。

そのため、モデル上の海陸の区別が実際と違うと、気温予測に誤差が出やすくなります。

4. 「タイミングのずれ」と「気温の高さのずれ」を同じものとして考える

気温が全体的に高め・低めに出るような誤差は、ガイダンスで補正しやすいです。

一方で、前線通過のタイミングがずれている場合は、気温変化の時刻そのものがずれるため、補正が難しくなります。

■ まとめ

  • （a）気温ガイダンスは逐次学習により予測式の係数を更新し、モデルの予測誤差を低減できるため正しい
  • （b）海陸の区別の不一致に起因する系統的な誤差は、気温ガイダンスで低減できるため正しい
  • （c）寒冷前線の通過タイミングを数値予報モデルが誤った場合、ガイダンスだけで気温低下のタイミングを正しく補正することは難しいため誤り

正解は②

（a）正・（b）正・（c）誤

この問題で必ず押さえたいこと

気温ガイダンス
＝ モデルのクセを統計的に補正

逐次学習
＝ 予測式の係数を更新

海陸の違いによる誤差
＝ 補正しやすい

前線通過のタイミングずれ
＝ 補正しにくい

気温ガイダンスの問題では、「補正できる誤差」と「補正しにくい誤差」を分けて考えることが重要です。

※ 本記事では、一般財団法人 気象業務支援センターより利用許諾を受けて、気象予報士試験問題を掲載しています。
問題文の著作権は一般財団法人 気象業務支援センターに帰属します。

以上、第62回 専門知識 問6の解説でした！

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