2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K17810
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
土井 威志 国立研究開発法人海洋研究開発機構, アプリケーションラボ, 研究員 (80638768)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | エルニーニョ / 季節予測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
エルニーニョ現象とは、東太平洋赤道域に平年より異常に暖かい海水が数年に一度現れる現象であり、世界各地の天候異常を引き起こす要因となっている。科学的興味と社会的要請が相まり、エルーニョ現象はここ30年で活発に研究されてきた。最近では熱帯太平洋の観測網の展開とともに、各国の公的サービスとしてエルニーニョ現象の監視や現業予報が行われるようになった。そのような状況で、2014年春には気象庁や米国大気海洋局を含む現業官庁の多くが夏季に5年振りのエルニーニョ現象が発生する可能性が高いとの予報を発表した。しかし、実際には発生しなかった。この予測“はずれ”は、研究代表者が所属する国立研究開発法人海洋研究開発機構(以下JAMSTEC)のエルニーニョ発生予測システム(SINTEX-F)でも同様だった。
2014年春から、予測通りに順調に発達してきたエルニーニョ現象が、なぜ夏に急激に衰退し、予測がはずれてしまったのかを調べた。観測データと共に、予測モデルのアンサンブル結果を予測成功メンバーと予測失敗メンバーに分けて比較したところ、この時期、エルニーニョ現象発生の引き金となる西風バーストとは逆の東風バーストが吹き、海洋内部の冷たい水を湧昇させる海洋波動(湧昇ケルビン波)が励起され、エルニーニョ現象の衰退を引き起こしていたことがわかった。海洋の湧昇ケルビン波の重要性が明らかになったので、その励起源で海洋亜表層の観測データを予測の初期値に取り込むためのスキームを開発した。この新しい季節予測システムをSINTEX-F2-3DVARシステムと呼ぶ。1983-2015年の各年の6月1日から、6ヶ月先までの過去再予測実験を実施したところ、従来のシステムに比べて、2014年後半のエルニーニョ現象について予測が改善していることを確認した。
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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
新たに開発したSINTEX-F2-3DVAR季節予測システムでは、2014年後半のエルニーニョ現象の衰退予測が改善していることを確認した。しかし、2014年7月の急激な衰退のみに注目すると、その予測には成功していない。しかし、予測のアンサンブルメンバーを増やすことで、確率論的な予測は可能となるかもしれないと考えた。それを詳しく調べるために、既存の12アンサンブルの予測メンバーを108アンサンブルにまで拡張し、1983-2015年で過去再予測実験を実施した。極端なエルニーニョ現象の発生予測は改善するものの、以前として、2014年7月の急激な衰退を捉える予測メンバーは無かった。
その本質的な問題は、エルニーニョ予測システムの多くが現在抱える問題の1つであるover-confident問題に起因すると考えている。これは予測システムにおいて、アンサンブル平均予測値のエラーと比べて、予測アンサンブルの広がり(スプレッド)が小さすぎる問題であり、予測システムの信頼度に深く関わる。
この問題を解決する第一歩として、まずは、西風バーストや東風バーストの発生頻度を予測モデルが過小評価している可能性を検証する。そのために、過去再予測実験の結果に加え、海表面水温の観測データをSINTEX-Fの大気モデルパートの境界条件とした大気応答実験を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
過去再予測実験の結果に加え、海表面水温の観測データをSINTEX-Fの大気モデルパートの境界条件とした大気応答実験の結果を解析し、熱帯太平洋の西風バーストや東風バーストの発生頻度を、モデルが過小評価している可能性を検証する。特に数ヶ月先から事前にその発生を予測するためには、それらの風の発生頻度が、海表面水温に依存する形で変動している可能性に着目する。海は大気よりも大きな熱容量をもち、ゆっくりと変動するので、海起源の変動であれば、数ヶ月先からの予測可能性を期待できるからである。先行研究から、熱帯太平洋西部の29度以上の非常に暖かい海の東端の東西位置の変動が影響していると考えられる。
西風バーストや東風バーストの発生頻度をモデルが過小評価していれば、その問題を解決する方法を試行する。おそらくカオティックな成分と、海表面水温に依存している成分とがあるであろう。特に、熱帯太平洋西部の海表面水温に依存してその発生頻度が変動している成分については、それをモデルに確率論的に取り込むスキーム開発が有効であると考えている。
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| Causes of Carryover |
国際共同研究者の地域で、2018年6月に本研究に関連する国際学会が開催されることになったため、2017年に同共同研究者との打ち合わせのためのに予定していた渡航を取りやめた。想定よりも順調に研究が進んだため、実験に関する技術的な打ち合わせより、実験の結果を精査する科学的な打ち合わせを行うことを優先した結果であり、本研究の遂行には支障がなかった。未使用額は、国際学会の旅費として計上する。
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