2022 Fiscal Year Annual Research Report
Climate variability and predictability in the extratropics
| Project Area | Mid-latitude ocean-atmosphere interaction hotspots under the changing climate |
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| Project/Area Number |
19H05703
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
望月 崇 九州大学, 理学研究院, 准教授 (00450776)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森 正人 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (00749179)
今田 由紀子 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (50582855)
宮川 知己 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (80584979)
小坂 優 東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (90746398)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 中長期変調 / 気候変動 / 気候モデリング / 地球温暖化 / 予測可能性 / 極端気象現象 / 大気海洋相互作用 / データ同化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では，温暖化予測研究の国際標準である大気海洋結合モデル相互比較プロジェクト(CMIP)に対応する気候シミュレーションを活用し，変わりゆく気候のなかでの中緯度気候の変動物理や極端現象の中長期的な変化変調傾向，および予測可能性について，遠隔影響も含めたグローバルな視点から解明することを目指している。そのために，温暖化予測に関わる気候シミュレーションデータを横断的に精査するとともに，HighResMIPと対応するような高解像度の大気モデル・大気海洋結合モデルシミュレーション，およびDCPPと対応するような大気海洋結合モデルのペースメーカー実験や感度実験，予測実験といった機動性が高いさまざまな気候シミュレーションを併用するという特色あるアプローチをとる。本年度も、予測可能性の議論や超高解像度数値シミュレーションの実施へ拡張もおこないながら、これまでの物理解析を継続・発展させた。特に，日本付近の極端現象(いわばweather extreme)の中長期変化変調の物理プロセスと予測可能性，及び日本付近の気候の季節進行(いわばclimate extreme)の中長期変化変調の物理プロセスと予測可能性について，大規模アンサンブルデータによる統計的・確率論的な解析ととともに，気候予測・観測・再解析データを組み合わせた予測可能性研究，各種数値シミュレーションを活用した熱帯域や極域からの遠隔影響に関する物理解析研究を実施した。また，日本付近を対象とした超高解像度大気海洋結合モデルシミュレーションについて，他の計画研究班の観測事例に対応するような具体的事例の再現計算や検証解析に発展させた。これらに関する学術的な成果は，国内外の学会・研究集会，および投稿論文にて公表した。
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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
これまでの成果を踏まえ，日本や東アジア域の極端現象や季節進行における中長期変化変調，及び変化変調をあたえうる極域や熱帯域からの影響と中緯度大気海洋結合を中心に大気海洋物理プロセス解明の研究を継続・発展させた。また，潜在的な予測可能性や実際の再現・予測計算，予測可能性の探究に研究課題を拡張した。加えて，超高解像度モデリング研究を具体的な事例に対応した数値実験実施に発展させた。具体的に以下五項目がある。
・夏季の気温や降水の極端気象現象について，大規模アンサンブルデータd4PDFの解析を進め，日本に猛暑をもたらす原因となる二段重ね高気圧はラニーニャ時に出現しやすく，また日本の南に接近する台風の増加にも寄与した。特に，2022年6月下旬から7月初めの記録的な高温について，この時期として過去最大級の二段重ね高気圧が発達していたことを明らかにした。
・北半球冬季の南北テレコネクションのエネルギー論的維持メカニズムを系統的に評価して，卓越パターンの要因分析を進めて海面水温変動の役割を明らかにした。
・北半球冬季のバレンツ・カラ海における地球温暖化の進行に伴う海氷減少速度は最新の気候モデル再現・予測計算でも過小評価傾向であり、海洋観測データを融合した数値実験による要因分析から，メキシコ湾流域からバレンツ・カラ海への熱輸送増加の重要性を指摘した。
・太平洋や大西洋の海面水温観測データを用いたペースメーカー実験から，大西洋からの遠隔影響にはウォーカー循環の変化を伴うものと熱帯収束帯の変化を伴うものがあり，熱帯太平洋の数年規模変動に年代変調をもたらし、その予測可能性に影響するプロセスを明らかにした。
・全球雲解像海洋結合モデルNICOCOについて，従来よりも観測値に整合した海洋初期値を得る手法を開発して，それを適用した2023年1月JPCZ観測事例に対応する数値実験により海洋内部の構造の再現に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの成果に基づき諸課題を設定して，中長期的に変わりゆく気候のもとでの日本や東アジアの気象や気候に注目しながら，中緯度大気海洋相互作用の物理メカニズムと予測可能性について解き明かして取りまとめをおこなう。特に，これまでの研究成果を俯瞰的に扱いながら，冬季と夏季それぞれにおいて，日本や東アジアの極端気象現象について，大規模気候変動との関係性をベースに理解するとともに，気候変動と極端気象現象の潜在的予測可能性や予測性能を明らかにする。
なお，極端気象現象は特に気温や降水量に注目しながら，大規模アンサンブルデータを活用した研究を実施する。夏季の台風や梅雨前線，北太平洋高気圧，および冬季の北極海氷やアジアモンスーン，亜熱帯ジェットといった要因に特に注目する。このとき，中緯度域のみならず，極域の大気海洋相互作用や熱帯域の大気海洋相互作用および海盆間相互作用にも着目する。潜在的予測可能性については，大規模アンサンブルの活用によるシグナルノイズ比の検討による制御可能性の議論とともに，実際の気候予測データに基づいてリードタイムの概念も含めた予測可能性の議論をおこなう。
得られた成果は，国内外の学会や研究集会などで発表するとともに，投稿論文にまとめる。これらの諸研究課題のいくつかについて，若手研究員を雇用しながら研究を遂行する。中緯度大気海洋相互作用を軸にしながら，他大洋や極域，熱帯域も含めた気候変動に対する幅広い視野をもつ人材育成に努める。
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[Presentation] Global sub-5km mesh Model Intercomparison (DYAMOND2) and Highlighted Experiments on Supercomputer Fugaku2022
Author(s)
Tomoki Miyakawa, Daniel Klocke, Yohei Yamada, Florian Ziemen, Tamaki Suematsu, Daisuke Takasuka, Masuo Nakano, Ryusuke Masunaga, Chihiro Kodama, Hisashi Yashiro, Takao Kawasaki, Takemasa Miyoshi, Takanori Kodama and Julia Dura
Organizer
AGU Fall Meeting 2022
Int'l Joint Research
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[Presentation] 大アンサンブル実験を用いた台風発生ポテンシャルの評価2022
Author(s)
山田 洋平, 宮川 知己, 中野 満寿男, 小玉 知央, 高須賀 大輔, 山崎 哲, 八代尚, 那須野 智江, 杉 正人, 佐藤 正樹,
Organizer
日本気象学会2022年度秋季大会
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