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北極海氷の減少が如何にして東アジアの異常寒波を形成・増幅させるのか?

研究課題

研究課題/領域番号 19H01964
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
研究機関九州大学 (2020-2021)
東京大学 (2019)

研究代表者

森 正人  九州大学, 応用力学研究所, 助教 (00749179)

研究分担者 西井 和晃  三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (50623401)
小坂 優  東京大学, 先端科学技術研究センター, 准教授 (90746398)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円)
キーワード海氷 / 北極 / 地球温暖化 / 異常気象 / 気候変動 / テレコネクション
研究開始時の研究の概要

海氷面積の急速な縮小を伴う北極域の加速度的な温暖化とは対照的に、冬季ユーラシア大陸の中緯度域では近年、異常寒波や厳冬が頻発し、北極域とは逆に寒冷化が進んでいる。観測データの解析や大気モデルを用いた感度実験により、当該地域に低温偏差をもたらす大気内部モードの発生確率が海氷減少に呼応して増加していることが明らかになってきた。しかし、海氷から大気への影響だけでなく、大気から海氷への影響も考慮した包括的なメカニズムの解明が求められている。本研究では、最新の大気海洋結合モデルによる大規模アンサンブルシミュレーションから、大気内部モードの形成・維持メカニズムやその励起・増幅機構を明らかにする。

研究成果の概要

地球温暖化に伴う北極域の海氷の急速な減少は、北極の気候のみならず、中緯度域の気候にも影響を及ぼすことが指摘されている。海氷減少が近年東アジアで頻発している厳冬の形成に与える影響とそのメカニズムを調査した。東アジアに寒冬をもたらす大気循環変動(WACEパターン)は基本的には大気の内部変動であるが、観測データと大規模マルチモデルアンサンブルシミュレーションの解析より、WACEの変動の一部は海氷により外的に強制されていることが示された。また、結合モデルシミュレーションと大気のみのシミュレーションを比較した結果、大気と海氷の相互作用がWACEの分散を高めるように作用していることが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

上記の結果は、WACEパターンに伴う大気循環偏差と海氷偏差との相互作用が、WACEパターン自身の成長に無視できない寄与を果たしていることを示唆している。これはこれまでにない全く新しい知見であり、今後の新しい学術的な展開が期待される。また、東アジアの寒冬の季節予測のさらなる精度向上のためには、大気・海洋だけでなく海氷変動の現実的な予測性能が不可欠である可能性を示唆しており、社会的にも重要な知見であると考える。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (18件) (うち国際学会 9件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] 英国気象庁ハドレーセンター(英国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] カリフォルニア大学スクリプス海洋研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] 中国海洋大学(中国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Bergen(ノルウェー)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Princeton University/University of California(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Robust but weak winter atmospheric circulation response to future Arctic sea ice loss2022

    • 著者名/発表者名
      Smith D. M.、Eade R.、Andrews M. B.、Ayres H.、Clark A.、Chripko S.、Deser C.、Dunstone N. J.、Garc?a-Serrano J.、Gastineau G.、Graff L. S.、Hardiman S. C.、He B.、Hermanson L.、Jung T.、Knight J.、Levine X.、Magnusdottir G.、Manzini E.、Matei D.、Mori M. et al.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-022-28283-y

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Trends and projection of heavy snowfall in Hokkaido, Japan as an application of self-organizing map2021

    • 著者名/発表者名
      Inatsu Masaru、Kawazoe Sho、Mori Masato
    • 雑誌名

      Journal of Applied Meteorology and Climatology

      巻: 60 ページ: 1483-1494

    • DOI

      10.1175/jamc-d-21-0085.1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Remote influence of the interannual variability of the Australian summer monsoon on wintertime climate in East Asia and the western North Pacific2021

    • 著者名/発表者名
      Sekizawa Shion、Nakamura Hisashi、Kosaka Yu
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: - ページ: 1-54

    • DOI

      10.1175/jcli-d-21-0202.1

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Reply to: Eurasian cooling in response to Arctic sea-ice loss is not proved by maximum covariance analysis2021

    • 著者名/発表者名
      Mori Masato、Kosaka Yu、Watanabe Masahiro、Taguchi Bunmei、Nakamura Hisashi、Kimoto Masahide
    • 雑誌名

      Nature Climate Change

      巻: 11 号: 2 ページ: 109-111

    • DOI

      10.1038/s41558-020-00983-7

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Synchronized tropical Pacific and extratropical variability during the past three decades2020

    • 著者名/発表者名
      Yang Jun-Chao、Lin Xiaopei、Xie Shang-Ping、Zhang Yu、Kosaka Yu、Li Ziguang
    • 雑誌名

      Nature Climate Change

      巻: 10 号: 5 ページ: 422-427

    • DOI

      10.1038/s41558-020-0753-9

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Dynamics of Southern Hemisphere Atmospheric Circulation Response to Anthropogenic Aerosol Forcing2020

    • 著者名/発表者名
      Wang Hai、Xie Shang‐Ping、Zheng Xiao‐Tong、Kosaka Yu、Xu Yangyang、Geng Yu‐Fan
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 47 号: 19 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1029/2020gl089919

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Modulations of North American and European Weather Variability and Extremes by Interdecadal Variability of the Atmospheric Circulation over the North Atlantic Sector2020

    • 著者名/発表者名
      Martineau Patrick、Nakamura Hisashi、Kosaka Yu、Taguchi Bunmei、Mori Masato
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 33 号: 18 ページ: 8125-8146

    • DOI

      10.1175/jcli-d-19-0977.1

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multidecadal modulations of key metrics of global climate change2020

    • 著者名/発表者名
      Nathaniel C.Johnson, Dillon J.Amaya, Qinghua Ding, Yu Kosaka, Hiroki Tokinaga, Shang-Ping Xie
    • 雑誌名

      Global and Planetary Change

      巻: 188 ページ: 103149-103149

    • DOI

      10.1016/j.gloplacha.2020.103149

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Reply to: Is sea-ice-driven Eurasian cooling too weak in models?2019

    • 著者名/発表者名
      Mori Masato、Kosaka Yu、Watanabe Masahiro、Taguchi Bunmei、Nakamura Hisashi、Kimoto Masahide
    • 雑誌名

      Nature Climate Change

      巻: 9 号: 12 ページ: 937-939

    • DOI

      10.1038/s41558-019-0636-0

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arctic-Eurasian climate linkage induced by tropical ocean variability2019

    • 著者名/発表者名
      Matsumura Shinji、Kosaka Yu
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1 ページ: 3441-3441

    • DOI

      10.1038/s41467-019-11359-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] The rapid global surface warming since the mid-2010s and the role of tropical Pacific decadal variability.2022

    • 著者名/発表者名
      Kosaka, Y., and Xie, S.-P.
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] WACEパターン形成・維持に対する大気-海氷結合の役割2021

    • 著者名/発表者名
      森正人,小坂優, 田口文明
    • 学会等名
      日本気象学会 2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] CMIP6におけるシルクロードパターンの温暖化に伴う変調2021

    • 著者名/発表者名
      小坂優
    • 学会等名
      日本気象学会 2021年度秋季大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Weakening of the Silk Road teleconnection pattern under global warming in CMIP6 projections.2021

    • 著者名/発表者名
      Kosaka, Y.
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Arctic Sea ice loss and Eurasian cooling in winter 2020-212021

    • 著者名/発表者名
      Nishii, K., B. Taguchi, H. Nakamura
    • 学会等名
      JpGU 2021
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 北極海の海氷減少と東アジアの寒冬について2021

    • 著者名/発表者名
      森 正人
    • 学会等名
      研究会「長期予報と大気大循環」
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 2017/18 年寒冬と2019/20 年暖冬のAGCM による再現実験2020

    • 著者名/発表者名
      西井和晃,田口文明,中村尚
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Remote influence of the tropical Pacific variability on Arctic climate.2020

    • 著者名/発表者名
      Kosaka, Y., T. Takigawa, L. Svendsen, B. Taguchi
    • 学会等名
      Sixth International Symposium on Arctic Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-ice loss on recent Eurasian cooling2020

    • 著者名/発表者名
      Mori, M., Y. Kosaka, M. Watanabe, H. Nakamura, M. Kimoto
    • 学会等名
      Sixth International Symposium on Arctic Research
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 2017/18 年の東アジアの寒冬に対する温暖化寄与の定量化2019

    • 著者名/発表者名
      森正人, 今田由紀子, 塩竈秀夫, 小坂優, 高橋千陽, 荒井美紀, 釡江陽一, 長谷川聡, 渡部雅浩
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 近年のユーラシアの寒冷化に果たす北極海 氷減少の影響2019

    • 著者名/発表者名
      森正人, 小坂優, 渡部雅浩, 中村尚, 木本昌秀
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度春季大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-ice loss on recent Eurasian cooling2019

    • 著者名/発表者名
      Mori, M., Y. Kosaka, M. Watanabe, H. Nakamura, M. Kimoto
    • 学会等名
      International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] An AGCM Assessment of Oceanic Impacts on Extreme Climatic Events over Japan in July 20182019

    • 著者名/発表者名
      Nishii, K., B. Taguchi, H. Nakamura
    • 学会等名
      International Union of Geodesy and Geophysics (IUGG) 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 近年のユーラシアの寒冷化に果たす北極海氷減少の影響2019

    • 著者名/発表者名
      森正人, 小坂優, 渡部雅浩, 中村尚, 木本昌秀
    • 学会等名
      日本海洋学会2019 年度 秋季大会,
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-ice loss on recent Eurasian cooling2019

    • 著者名/発表者名
      Mori, M., Y. Kosaka, M. Watanabe, H. Nakamura, M. Kimoto
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会小倉連携セッション "Deepening understanding of weather and climate from dynamical perspective"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Remote influence of the tropical Pacific internal variability on Arctic climate.2019

    • 著者名/発表者名
      Kosaka, Y., T. Takigawa, L. Svendsen, B. Taguchi, Y. Imada
    • 学会等名
      日本気象学会2019年度秋季大会小倉連携セッション "Deepening understanding of weather and climate from dynamical perspective"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Remote influence of the tropical Pacific variability on Arctic climate.2019

    • 著者名/発表者名
      Kosaka, Y., T. Takigawa, L. Svendsen, B. Taguchi, Y. Imada
    • 学会等名
      10th International Workshop in Marine Environmental Changes
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A reconciled estimate of the influence of Arctic sea-ice loss on recent Eurasian cooling2019

    • 著者名/発表者名
      Mori, M., Y. Kosaka, M. Watanabe, H. Nakamura, M. Kimoto
    • 学会等名
      American Geophysical Union (AGU) Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2023-01-30  

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