対流圏成層圏結合が対流圏ジェット変動に及ぼす影響と中緯度海洋前線帯の役割

• 研究領域: 変わりゆく気候系における中緯度大気海洋相互作用ｈｏｔｓｐｏｔ
• 研究課題/領域番号: 20H05171
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 直江 寛明 気象庁気象研究所, 気候・環境研究部, 室長 (70354511)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円); 2021年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2020年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
• キーワード: 対流圏成層圏結合 / 中緯度ジェット / 中緯度海洋前線帯 / 長期再解析 / ジェット変動 / eddy-driven ジェット / 成層圏突然昇温 / ジェット変位

研究開始時の研究の概要

本研究は、対流圏成層圏の力学結合が北極振動を通して対流圏ジェットに及ぼす影響と、中緯度海洋前線変動が対流圏ジェットおよび、北極振動、成層圏極渦変動に及ぼす影響とについて、成層圏変動を解像できる気象庁の最新の季節予測モデルと、中緯度海洋前線帯を表現できる高解像度の海面水温データを組み合わせた各種実験から、それらのメカニズムの解明、および予測可能性研究を実施する。

研究実績の概要

本研究では、対流圏成層圏結合が対流圏ジェット変動に及ぼす影響と中緯度海洋前線帯の役割について解明を目的とする。
これまでに、南半球成層圏突然昇温に伴う対流圏ジェット変動と惑星波の伝播特性、南半球成層圏突然昇温後の対流圏における負の南極振動の持続と季節予測可能性、北半球惑星波下方伝播による北大西洋の強い低気圧発達に与える効果、高解像SSTのJRA-3Q再解析値への影響についての解析を行った。
2020年2月惑星波の下方伝播に伴い強い低気圧が発達した事例では、北米大陸東岸で寒気が南下しそこでの傾圧性の高まりに対応して、強い低気圧と強い中緯度ジェットが生成され、さらにジェットに沿って多量の水蒸気輸送がみられた。激しい降水があった日の海面気圧並びに異常な強度の地上風速の出現確率についての予測結果を調べると、１週間より前からの低気圧発達の予想については限界があった。１週間より以前の時期は成層圏から惑星波の下方伝播に伴う西風ジェットの再強化が始まる時期であることから、強い低気圧の発達の予測可能性には成層圏からの惑星波の下方伝播との関連があることが示唆された。
気象庁第３次長期再解析(JRA-3Q)では、1990年以降は高解像度SST(MGDSST)を用いるが、その前の期間は低解像度のCOBESST2を用いて作成している。本課題では、SST影響の確認のため、並行運用期間データを用いて比較を行った。高解像度SST利用の再解析値(降水量)への影響は、黒潮続流域、メキシコ湾流域ともに、先行研究と同程度の差がみられた。高解像SSTのJRA-3Q再解析値への影響は、気候値の差は全体的には小さいが、場所によってはSSTの違いの影響が対流圏中・上層部にまで及ぶことがわかった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] 成層圏準二年振動（QBO）の振幅の十年規模変調 (2022)
  • 著者名/発表者名: SHIBATA Kiyotaka、NAOE Hiroaki
  • 雑誌名: 気象集誌. 第2輯 巻: 100 号: 1 ページ: 29-44
  • DOI: 10.2151/jmsj.2022-001
  • NAID: 130008164462
  • ISSN: 0026-1165, 2186-9057
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Stratospheric Variability on the Winter-Mean Polar Tropospheric Climate (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuroda Yuhji、Toryu Miho、Naoe Hiroaki
  • 雑誌名: SOLA 巻: 18 号: 0 ページ: 47-52
  • DOI: 10.2151/sola.2022-008
  • NAID: 130008145016
  • ISSN: 1349-6476
  • 査読あり
• [雑誌論文] Teleconnections of the quasi‐biennial oscillation in a multi‐model ensemble of <scp>QBO</scp> ‐resolving models (2021)
  • 著者名/発表者名: J.A. Anstey, I. R. Simpson, J. H. Richter, H. Naoe, M. Taguchi, F. Serva, L. J. Gray, N. Butchart, K. Hamilton, S. Osprey, O. Bellprat, P. Braesicke, A. C. Bushell, C. Cagnazzo, C-C. Chen, H-Y .Chun, R. R. Garcia, L. Holt, Y. Kawatani, T. Kerzenmacher, Y-H. Kim, et al.
  • 雑誌名: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 巻: - 号: 744 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1002/qj.4048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 北半球夏季のダブルジェットの力学変動 (2021)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 榎本剛, 今田由紀子
  • 雑誌名: 京都大学防災研究所年報 巻: 64B ページ: 309-312
  • NAID: 120007192886
• [雑誌論文] An evaluation of tropical waves and wave forcing of the QBO in the QBOi models (2020)
  • 著者名/発表者名: Holt, L.A., Lott, F., Garcia, R.R., Kiladis, G.N., et al. (13th Kawatani, Y., 25th Yoshida, K.)
  • 雑誌名: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 巻: 146 号: 744 ページ: 1-27
  • DOI: 10.1002/qj.3827
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Prediction of the quasi‐biennial oscillation with a multi‐model ensemble of QBO ‐resolving models (2020)
  • 著者名/発表者名: Stockdale, T.N., Kim, Y.‐H., Anstey, J.A., Palmeiro, F.M., Butchart, N., Scaife, A.A., Andrews, M., Bushell, A.C., Dobrynin, M., Garcia‐Serrano, J., Hamilton, K., Kawatani, Y., Lott, F., McLandress, C., Naoe, H., Osprey, S., Pohlmann, H., Scinocca, J., Watanabe, S., Yoshida, K. and Yukimoto, S.
  • 雑誌名: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 巻: 146 号: 744 ページ: 1-22
  • DOI: 10.1002/qj.3919
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Seasonal to decadal predictions with MIROC6: Description and basic evaluation. (2020)
  • 著者名/発表者名: Kataoka, T., H. Tatebe, H. Koyama, T. Mochizuki, K. Ogochi, H. Naoe, Y. Imada, H. Shiogama, M. Kimoto, M. Watanabe
  • 雑誌名: J. Advances in Modeling Earth Systems 巻: 12 号: 12 ページ: 1-25
  • DOI: 10.1029/2019ms002035
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Evaluation of a new Japanese reanalysis (JRA-3Q) in a pre-satellite era (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoe H, Kobayashi S, Kosaka Y, Chiba J, Tokuhiro T, Harada Y
  • 学会等名: EGU General Assembly 2021
  • 国際学会
• [学会発表] 気象庁長期再解析(JRA-3Q)非衛星時代の品質評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 古林慎哉, 髙坂裕貴, 千葉丈太郎, 徳広貴之, 原田やよい
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度春季大会
• [学会発表] Quality assessment of the third Japanese Reanalysis for Three Quarters of a Century (JRA-3Q) during a pre-satellite era (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoe H, Kobayashi S, Kosaka Y, Chiba J, Tokuhiro T, Harada Y
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2021年大会
  • 国際学会
• [学会発表] Characteristics of a pronounced Antarctic stratospheric warming in September 2019 (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoe H, Hirooka T, Harada Y, Kobayashi C, Imada Y, Maeda S
  • 学会等名: International workshop for mid-latitude air-sea interaction
  • 国際学会
• [学会発表] Role of Downward Propagation of Stratospheric Planetary waves in Development of Atlantic winter storms in February 2020 (2021)
  • 著者名/発表者名: Kodera K, and Naoe H
  • 学会等名: International workshop for mid-latitude air-sea interaction
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of the latest Japanese Reanalysis for three quarters of a century (JRA-3Q) during a pre-satellite era (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoe H, Kobayashi S, Kosaka Y, Chiba J, Tokuhiro T, Harada Y, Kobayashi C
  • 学会等名: Joint WCRP-WWRP Symposium on Data Assimilation and Reanalysis
  • 国際学会
• [学会発表] Brewer-Dobson circulation represented in JRA-3Q (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi C, Iwasaki T, Kobayashi S, Kosaka Y, Chiba J, Tokuhiro T, Harada Y, Naoe H
  • 学会等名: Joint WCRP-WWRP Symposium on Data Assimilation and Reanalysis
  • 国際学会
• [学会発表] 北半球夏季のダブルジェットと移動性擾乱 (2021)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 榎本剛, 今田由紀子
  • 学会等名: 第17回「異常気象と長期変動」（異常気象研究会）
• [学会発表] 南半球成層圏突然昇温と対流圏の予測可能性について (2021)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 小林ちあき, 前田修平
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度秋季大会
• [学会発表] The 2019 Stratospheric Sudden Warming in the Southern Hemisphere and Predictability in the Extratropical Troposphere (2021)
  • 著者名/発表者名: Naoe H, Kobayashi C, Maeda S
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Brewer-Dobson circulation diagnosed from JRA-3Q (2021)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi C, Iwasaki T, Kobayashi S, Kosaka Y, Chiba J, Tokuhiro T, Harada Y, Naoe H
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamical variability of the double-jet structure in the Northern Hemisphere summer (2021)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 榎本剛, 今田由紀子
  • 学会等名: 令和2年度京都大学防災研究所研究発表講演会
• [学会発表] Predictability of 2019 stratospheric sudden warming in the Southern Hemisphere and its impact of surface weather (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoe, H., C. Kobayashi, Y. Harada, Y. Imada, S. Maeda, and T. Hirooka
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 2019年南半球SSWの波動伝播特性とダブルジェット (2020)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 小林ちあき, 原田やよい, 今田由紀子, 前田修平, 廣岡俊彦
  • 学会等名: 日本気象学会2020年度秋季大会
• [学会発表] 夏季のダブルジェットの力学変動 (2020)
  • 著者名/発表者名: 直江寛明, 榎本剛, 今田由紀子
  • 学会等名: 第16回「異常気象と長期変動」（異常気象研究会）
• [学会発表] Wave Guide of the 2019 stratospheric sudden warming and tropospheric double jets in the Southern Hemisphere (2020)
  • 著者名/発表者名: Naoe, H., T. Hirooka, C. Kobayashi, Y. Harada, Y. Imada, and S. Maeda
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2020
  • 国際学会
• [備考] 気象研究所 直江寛明
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Member/clg/kinaoehiroakina.html
• [備考] NAOE Hiroaki, Meteorological Research Institute
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Member/clg/kinaoehiroakina.html
• [備考] NAOE Hiroaki, Meteorological Research Institute
  • URL: https://www.mri-jma.go.jp/Member/clg/kinaoehiroakina_en.html