| Project/Area Number |
22K14099
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 17020:Atmospheric and hydrospheric sciences-related
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| Research Institution | J. F. Oberlin University (2023-2024)
Tokyo University of Marine Science and Technology (2022) |
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Principal Investigator |
山本 絢子 桜美林大学, リベラルアーツ学群, 准教授 (20811003)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000)
Fiscal Year 2025: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2024: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2023: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
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| Keywords | ブロッキング / 大気海洋相互作用 / 西岸境界流 / 中緯度 / 地球温暖化 / 大気循環変動 |
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| Outline of Research at the Start |
ブロッキングはしばしば異常気象を伴うことで知られ、社会・経済的に大きな影響を与えうるが、その物理的理解が未だ不十分であり予測精度は低い。ブロッキングはこれまで大気の水蒸気を考慮しない乾燥過程によって駆動されるとみなされ多くの研究がなされてきたが、最近の研究により湿潤過程の重要性が分かってきた。しかし、湿潤過程で鍵を握る水蒸気の出所や、大気への最大の水蒸気源・熱源であり、将来気候下での温暖化が確実視されている海洋の役割については未だ不明である。本研究では、現在気候および将来気候における海洋のブロッキング強度・頻度への役割を、大気再解析データ及び大気モデルを使った理想化実験によって明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2024年度は、北半球冬季の大気の蛇行性の将来変化の要因を、力学的な定式化に基づく局所波浪活動度（LWA）をERA5およびHighResMIPに用いて評価した。ここで大気の蛇行性は南北方向への準地衡風渦位の変位で表される指標であり、その特性からブロッキング高気圧などの大気現象が大きく影響する。解析の結果、高解像度モデルは、低解像度モデルに比べて、過去の気候における蛇行性のバイアスを改善する傾向があることが示された。将来予測では北半球ほぼ全域においてLWAの減少、すなわち蛇行性の低下が示唆された。これは主にLWA源の抑制によるものであり、高解像度モデルは北大西洋におけるこの減少を緩和することがわかった。LWAのバイアスおよび将来的な減少は、両者ともに海洋から大気への顕著な熱フラックスと密接に関連しており、解像度が高く西岸境界流に伴う顕熱フラックスの再現性が良いほど、バイアスの現象および将来の蛇行性減少の緩和に繋がることがわかった。この結果はGeophysical Research Lettersで5月に出版された。
さらに、Yamamoto et al. (2021)を拡張し、過去30年間の冬季北太平洋ブロッキング高気圧における非断熱加熱の役割を、流跡線解析を用いて特定する研究も行なった。その結果、冬季北大西洋ブロッキングと同様に、冬季北太平洋ブロッキングにおいても非断熱加熱が有意に寄与しており、特に黒潮続流およびメキシコ湾流が大きくその水蒸気供給に貢献していることがわかった。しかし、その割合は北大西洋よりも小さいことが示唆された。また、北大西洋では見られなかった、北大西洋で上昇した大気粒子が北極域を介して北太平洋へ輸送される現象がわずかながら確認された。現在は、帰無仮説としてブロッキングがない期間との比較を行っており、結果は今年度中に論文にまとめられる予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
Yamamoto and Martineau(2024)で用いたLWA指標の使用は申請時には予定していなかったが、ブロッキング高気圧を含む大気の蛇行性と大気海洋相互作用をより力学的に紐づけ、またその変化の要因を探る上で有効な手法であることが判明し、これを使用した研究を行なった。このLWAを用いた分析により、ブロッキング高気圧に関連する大気の蛇行性において、西岸境界流に伴う顕熱フラックスが重要な役割を果たしており、その再現性が重要であるという結論が得られ、論文として発表することができた。この結果により、これまでは統計学的には表されていた西岸境界流からの熱フラックスとブロッキングの変動の関連性を、力学的に説明することができた。
さらに、過去30年間の冬季北太平洋ブロッキング高気圧における非断熱加熱の役割を流跡線解析を使用して分析している研究については、当初の予定よりも遅れているが、当初予定していなかった帰無仮説に対する実験も行うことで、温暖コンベアベルトとブロッキング高気圧発生の関係性についてよりロバストな結果が得られることが期待される。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続きLWA指標を用いた解析を深化させ、特に将来気候における大気蛇行性の変化が地表面気温へ及ぼす影響を定量的に評価する。具体的には、LWAをHighResMIPおよびERA5に用いて抽出された大気擾乱を、中央値以上の強度を持つ高気圧性擾乱と低気圧性擾乱に分類し、それぞれの強度、頻度、存続時間、空間分布などの統計的性質を比較する。また、ブロッキング現象と同様に、顕著な東風を伴う大気イベントを抽出し、これらのイベントについても同様の統計的解析を行う。これらの解析に基づき、高気圧性・低気圧性擾乱、および東風イベントが、地域的な地表面気温偏差や極端な高温・低温イベントの発生頻度にどのような影響を与えるかを定量的に評価する。最終的には、将来気候における大気蛇行性の減少が、地表面気温の極端現象の減少に繋がるのか、あるいは逆に特定の種類の極端現象を増加させる可能性があるのかを明らかにする。この過程で、大気海洋相互作用がこれらの関係性にどのように影響を与えるかについても考察を深める。
過去30年間の冬季北太平洋ブロッキング高気圧における非断熱加熱の役割を、流跡線解析を用いて特定する研究については、現在実施中の帰無仮説実験の解析が完了次第、論文としてまとめ、今年度中の投稿を目指す。
この研究では、ブロッキング現象が発生していない期間の気流パターンとの比較を通じて、ブロッキング時の非断熱加熱の特異性を強調する。特に、黒潮続流やメキシコ湾流などの西岸境界流が、ブロッキング高気圧の形成・維持に果たす水蒸気供給の役割を定量的に評価し、北大西洋と北太平洋におけるブロッキング現象の差異をより詳細に分析する。
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