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A data-driven modeling approach for augmenting climate model simulations and its application to Pacific-Atlantic interbasin interactions

研究課題

研究課題/領域番号 23K25946
補助金の研究課題番号 23H01250 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分17020:大気水圏科学関連
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

RICHTER INGO  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), グループリーダー代理 (20649470)

研究分担者 東塚 知己  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (40376538)
木戸 晶一郎  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(アプリケーションラボ), 研究員 (40878394)
時長 宏樹  九州大学, 応用力学研究所, 教授 (80421890)
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) 2024-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)
2026年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2025年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2024年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2023年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
キーワードglobal climate model / linear inverse model / interbasin-interaction / El Nino / Atlantic Nino / pacemaker experiment / interbasin interaction / ENSO / tropical Atlantic / CMIP6 / Linear Inverse Model / basin interaction / GCM experiments
研究開始時の研究の概要

This project aims to show that it is possible to reproduce aspects of global climate model simulations with a data-driven framework that requires only a fraction of the computational cost. This technique will be used to better understand the interaction between the tropical Atlantic and El Nino.

研究実績の概要

The goals for fiscal year 2024 were largely achieved. Co-I Kosaka has performed control and pacemaker experiments with the GFDL CM2.1 global climate model (GCM). Co-I Kido has used the output from these experiments to build linear inverse models (LIMs). These LIMs were used to perform corresponding control and pacemaker experiments. The results show that the LIM is able to replicate important aspects of the GCM counterparts. PI Richter and Co-I Kido have presented these results at international workshops. A manuscript is currently being drafted by Co-I Kido with participation of all project members. The corresponding set of experiments with the CESM GCM have not been completed yet but are in preparation by international collaborator Ping Chang (Texas A&M University).
Additional analysis of Atlantic-Pacific basin interaction has been performed and the results have been published in a peer-reviewed international journal with three project members as co-authors. Further efforts on interbasin-interaction have led to a paper that has been accepted for publication. Results from project-related activities were presented at several conferences, including conferences in Japan.
An international workshop was held at Kyushu University with participation from all project members.

現在までの達成度
現在までの達成度

2: おおむね順調に進展している

理由

Overall, the project has progressed very well. While the CESM simulations by the overseas collaborator are still in preparation, most aspects have gone to plan. Additional research efforts related to the project have led to one published and one accepted paper. Another paper resulting from research efforts in fiscal year 2023 was published. In addition, results from the project's research activities have been presented at several international conferences.

今後の研究の推進方策

Given the overall smooth progress in the second year, we will continue to follow the research plan as set out in the research proposal. Completing the CESM experiments will have high priority. Once this has been accomplished, we will evaluate how well LIMs can replicate the behavior of this second GCM. If both the GFDL CM2.1 and CESM can be successfully replicated by LIMs, we will apply the LIM technique to an existing large data base of GCM simulations for comprehensive evaluation of the Atlantic-Pacific linkage. We plan to submit at least one manuscript on the outcomes from our experiments. An international workshop is planned to be held at the University of Tokyo.

報告書

(2件)
  • 2024 実施状況報告書
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (46件)

すべて 2025 2024 2023 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 11件) 学会発表 (31件) (うち国際学会 28件、 招待講演 1件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [国際共同研究] Texas A&M University(米国)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Revisiting the Inconsistent Influence of El Nino-Southern Oscillation on the Equatorial Atlantic2025

    • 著者名/発表者名
      Richter Ingo、Kido Shoichiro、Tozuka Tomoki、Kosaka Yu、Tokinaga Hiroki、Chang Ping
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 38 号: 2 ページ: 481-496

    • DOI

      10.1175/jcli-d-24-0182.1

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The Tropical Basin Interaction Model Intercomparison Project (TBIMIP)2025

    • 著者名/発表者名
      Richter Ingo、Chang Ping、Chiu Ping-Gin、Danabasoglu Gokhan、Doi Takeshi、Dommenget Dietmar、Gastineau Guillaume、Gillett Zoe E.、Hu Aixue、Kataoka Takahito、Keenlyside Noel S.、Kucharski Fred、Okumura Yuko M.、Park Wonsun、Stuecker Malte F.、Taschetto Andrea S.、Wang Chunzai、Yeager Stephen G.、Yeh Sang-Wook
    • 雑誌名

      Geoscientific Model Development

      巻: 18 号: 9 ページ: 2587-2608

    • DOI

      10.5194/gmd-18-2587-2025

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] What made 2023 and 2024 the hottest years in a row?2025

    • 著者名/発表者名
      Xie Shang-Ping、Miyamoto Ayumu、Zhang Pengcheng、Kosaka Yu、Liang Yu、Lutsko Nicholas J.
    • 雑誌名

      npj Climate and Atmospheric Science

      巻: 8 号: 1 ページ: 117-117

    • DOI

      10.1038/s41612-025-01006-y

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Event Attribution of 2017/18 Cold Winter in Central Eurasia: Insights on Model Bias Effects2025

    • 著者名/発表者名
      Mori Masato、Imada Yukiko、Shiogama Hideo、Kosaka Yu、Takahashi Chiharu、Arai Miki、Kamae Youichi、Hasegawa Akira、Watanabe Masahiro、Tokinaga Hiroki
    • 雑誌名

      SOLA

      巻: 21 号: 0 ページ: 117-123

    • DOI

      10.2151/sola.2025-015

    • ISSN
      1349-6476
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Comment on “Resolving the Tropical Pacific/Atlantic Interaction Conundrum” by Feng Jiang et al. (2023)2024

    • 著者名/発表者名
      Richter Ingo、Keenlyside Noel、Tozuka Tomoki、Okumura Yuko、Wang Chunzai、Chang Ping、Kido Shoichiro、Tokinaga Hiroki
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 51 号: 23

    • DOI

      10.1029/2024gl111563

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The influence of extratropical ocean on the PNA Teleconnection: Role of atmosphere-ocean coupling.2024

    • 著者名/発表者名
      M. Mori, H. Toikinaga, Y. Kosaka, H. Nakamura, B. Taguchi, H. Tatebe
    • 雑誌名

      Geophysi. Res. Lett.

      巻: 51-14 号: 14

    • DOI

      10.1029/2024gl110234

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Walker circulation strengthening driven by sea surface temperature changes outside the tropics2024

    • 著者名/発表者名
      Toda Masaki、Kosaka Yu、Miyamoto Ayumu、Watanabe Masahiro
    • 雑誌名

      Nature Geoscience

      巻: 17 号: 9 ページ: 858-865

    • DOI

      10.1038/s41561-024-01510-5

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] What Determines the East Asian Winter Temperature during El Nino - Role of the Early Onset El Nino and Tropical Indian Ocean Warming2024

    • 著者名/発表者名
      Shiozaki Masahiro、Tokinaga Hiroki、Mori Masato
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 37 号: 15 ページ: 4031-4043

    • DOI

      10.1175/jcli-d-23-0627.1

    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Simple Statistical Postprocessing Scheme for Enhancing the Skill of Seasonal SST Predictions in the Tropics2024

    • 著者名/発表者名
      Richter Ingo、Ratnam Jayanthi V.、Martineau Patrick、Oettli Pascal、Doi Takeshi、Ogata Tomomichi、Kataoka Takahito、Counillon Fran?ois
    • 雑誌名

      Monthly Weather Review

      巻: 152 号: 4 ページ: 1039-1056

    • DOI

      10.1175/mwr-d-23-0266.1

    • 関連する報告書
      2023 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] Non-ENSO Precursors for Northwestern Pacific Summer Monsoon Variability with Implications for Predictability2024

    • 著者名/発表者名
      Zhang Pengcheng、Xie Shang-Ping、Kosaka Yu、Lutsko Nicholas J.
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 37 号: 1 ページ: 199-212

    • DOI

      10.1175/jcli-d-23-0169.1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Future changes in the wintertime ENSO-NAO teleconnection under greenhouse warming2024

    • 著者名/発表者名
      Geng Xin、Kug Jong-Seong、Kosaka Yu
    • 雑誌名

      npj Climate and Atmospheric Science

      巻: 7 号: 1 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41612-024-00627-z

    • 関連する報告書
      2023 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] Northern Hemisphere winter atmospheric teleconnections are intensified by extratropical ocean-atmosphere coupling2024

    • 著者名/発表者名
      Mori Masato、Kosaka Yu、Taguchi Bunmei、Tokinaga Hiroki、Tatebe Hiroaki、Nakamura Hisashi
    • 雑誌名

      Communications Earth & Environment

      巻: 5 号: 1 ページ: 1-16

    • DOI

      10.1038/s43247-024-01282-1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Tropical Atmospheric Intraseasonal Oscillations Leading to Sea Level Extremes in Coastal Indonesia during Recent Decades2024

    • 著者名/発表者名
      Kamp William、Han Weiqing、Zhang Lei、Kido Shoichiro、McCreary Julian P.
    • 雑誌名

      Journal of Climate

      巻: 37 号: 9 ページ: 2867-2880

    • DOI

      10.1175/jcli-d-23-0374.1

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 地球温暖化に伴うWPパターンの将来変化2025

    • 著者名/発表者名
      塩崎公大, 時長宏樹, 森正人
    • 学会等名
      日本気象学会第46回九州支部発表会
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] Re-evaluating the two-way interaction between the tropical Atlantic and Pacific2024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Noel Keenlyside, Tomoki Tozuka, Yuko Okumura, Chunzai Wang, Ping Chang, Shoichiro Kido, Hiroki Tokinaga
    • 学会等名
      2024 International workshop on interbasin interaction, its impacts on predictability, and related climate phenomena, 2024/12/16, Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting ENSO’s inconsistent influence on the equatorial Atlantic2024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Tomoki Tozuka, Yu Kosaka, Shoichiro Kido, Hiroki Tokinaga, Ping Chang
    • 学会等名
      AOGS Meeting, 2024/06/24, Pyeongchang, South Korea
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Emulating GCM pacemaker experiments using LIMs2024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Shoichiro Kido, Takeshi Doi
    • 学会等名
      CLIVAR Workshop on interaction among the tropical basins: observations and simulations, 2024/06/22, Seoul, South Korea
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] On the complexities of ENSO’s influence on the equatorial Atlantic,2024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Tomoki Tozuka, Yu Kosaka, Shoichiro Kido, Hiroki Tokinaga
    • 学会等名
      JpGU Meeting, 2024/05/27, Makuhari Messe, Japan
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Exploring 6-month lead predictability of the Atlantic zonal mode in CMIP62024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Tomoki Tozuka, Yu Kosaka, Shoichiro Kido, Hiroki Tokinaga
    • 学会等名
      EGU General Assembly, 2024/04/15, Vienna, Austria
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] LIM and XRO: Two complementary approaches to understand GCM pacemaker experiments2024

    • 著者名/発表者名
      Shoichiro Kido, Ingo Richter, Yu Kosaka
    • 学会等名
      2024 International workshop on interbasin interaction, its impacts on predictability, and related climate phenomena, 2024/12/16, Fukuoka, Japan
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Toward a more complete understanding of tropical Pacific-Atlantic Interaction2024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Tomoki Tozuka, Yu Kosaka, Shoichiro Kido, Hiroki Tokinaga, Ping Chang
    • 学会等名
      JOS Meeting, 2024/09/18, Tokyo, Japan
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
  • [学会発表] A study on impacts of interbasin coupling strength on climate modes in the tropical Indian and Pacific Oceans using linear inverse models2024

    • 著者名/発表者名
      Ziyu Ye, Shoichiro Kido, Tomoki Tozuka
    • 学会等名
      CLIVAR Workshop on Interaction among the tropical basins: observations and simulations
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impacts of Interbasin Coupling Strength on the ENSO and IOD revealed by Linear Inverse Models2024

    • 著者名/発表者名
      Ziyu Ye, Shoichiro Kido, Tomoki Tozuka
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Impacts of interbasin coupling strength on the ENSO and IOD revealed by linear inverse models2024

    • 著者名/発表者名
      Ziyu Ye, Shoichiro Kido, Tomoki Tozuka
    • 学会等名
      2024 International workshop on interbasin interaction, its impacts on predictability, and related climate phenomena
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ENSO and Tropical Pacific Decadal Variability forced and unforced by remote SST variability2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Kosaka, Masaki Toda, JpGU Meeting 2024
    • 学会等名
      JpGU Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Extratropical versus inter-basin influence on the recent Walker circulation strengthening2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Kosaka, Masaki Toda, Ayumu Miyamoto, Masahiro Watanabe
    • 学会等名
      CLIVAR Workshop on Interaction among the tropical basins: observations and simulations
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ENSO and TPDV forced and unforced by remote SST variability2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Kosaka, Masaki Toda
    • 学会等名
      UTokyo - SNU - Yonsei Univ Joint Workshop on Earth System Interaction under Changing Climate
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent Walker circulation strengthening driven by sea surface temperature changes outside the tropics2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Kosaka, Masaki Toda, Ayumu Miyamoto, Masahiro Watanabe
    • 学会等名
      Asian Conference on Meteorology 2024
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ENSO and TPDV forced and unforced by remote SST variability2024

    • 著者名/発表者名
      Yu Kosaka, Masaki Toda
    • 学会等名
      2024 International workshop on interbasin interaction, its impacts on predictability, and related climate phenomena
    • 関連する報告書
      2024 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting the inconsistent relation between ENSO and the equatorial Atlantic2024

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Shoichiro Kido, Tomoki Tozuka, Hiroki Tokinaga, Yu Kosaka, Ping Chang
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Influences from outside of the tropics explain recent Walker circulation strengthening2024

    • 著者名/発表者名
      M. Toda, Y. Kosaka, A. Miyamoto, and M. Watanabe
    • 学会等名
      Ocean Sciences Meeting 2024
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting the inconsistent influence of ENSO on the equatorial Atlantic2023

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter
    • 学会等名
      12th International Conference on Tropical Marine Environmental Changes
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Toward quantifying the tropical Atlantic influence on ENSO2023

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Hiroki Tokinaga, Yu Kosaka, Shoichiro Kido
    • 学会等名
      APL-ICAR Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting the inconsistent influence of ENSO on the tropical Atlantic2023

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter
    • 学会等名
      Workshop on Atlantic Variability and Tropical Basin Interactions at Interannual to Multi-decadal Timescales: Mechanisms, Drivers and Impacts
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluating inter-basin linkages with GCMs and LIMs2023

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter, Yu Kosaka, Hiroki Tokinaga, Shoichiro Kido, Ping Chang
    • 学会等名
      CLIVAR/TBI Science Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting the inconsistent influence of ENSO on the equatorial Atlantic2023

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter
    • 学会等名
      APL-CMCC-ACCESS Workshop
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting the inconsistent influence of ENSO on the equatorial Atlantic2023

    • 著者名/発表者名
      Ingo Richter
    • 学会等名
      Workshop on interbasin interactions and predictability in the tropics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A study on the role of air-sea coupling in interbasin interactions between tropical Indian and Pacific Oceans using linear inverse models2023

    • 著者名/発表者名
      Ziyu Ye, Shoichiro Kido, and Tomoki Tozuka
    • 学会等名
      Workshop on interbasin interactions and predictability in the tropics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulations of the Northern Annular Mode under global warming2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosaka, K. Usui, T. Kawamura, S. Okajima, A. Miyamoto, S. Sekizawa, M. Toda, and H. Nakamura
    • 学会等名
      SENTAN-Foresight Workshop on Tropical Climate Variability
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The extratropical pacemaker effect on tropical Pacific climate variability2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosaka, M. Toda, A. Miyamoto, and M. Watanabe
    • 学会等名
      IUGG 2023 General Assembly
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Modulations of the Northern Annular Mode under global warming2023

    • 著者名/発表者名
      Y. Kosaka, T. Kawamura, K. Usui, S. Okajima, A. Miyamoto, S. Sekizawa, M. Toda, and H. Nakamura
    • 学会等名
      Workshop on interbasin interactions and predictability in the tropics
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Future changes in tropical cyclone activity during the summer to fall season following El Nino2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tokinaga, Kotaro Hara, Masato Mori
    • 学会等名
      日本気象学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Western Pacific teleconnection-induced East Asian warm winter during El Nino: Role of the Indian Ocean warming2023

    • 著者名/発表者名
      Masahiro SHIOZAKI, Hiroki TOKINAGA, Masato MORI
    • 学会等名
      JpGU Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Future changes in tropical cyclone activity during the following summer-fall season of El Nino2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Tokinaga, Kotaro Hara, Masato Mori
    • 学会等名
      JpGU Meeting
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会・シンポジウム開催] 2024 International workshop on interbasin interaction, its impacts on predictability, and related climate phenomena2024

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2025-12-26  

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