日本周辺の海面水温場が局所的な豪雨・豪雪の予測可能性に与える影響の定量的評価

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H01844
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 中村 尚 東京大学, 先端科学技術研究センター, 教授 (10251406)
• 研究分担者: 万田 敦昌 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (00343343) ; 川瀬 宏明 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 研究官 (20537287) ; 茂木 耕作 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 大気海洋相互作用研究分野, 研究員 (70421881) ; 飯塚 聡 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 水・土砂防災研究部門, 総括主任研究員 (40414403)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 領域大気モデル / 予報実験 / 高解像度海面水温データ / 集中豪雨 / 豪雪

研究実績の概要

我が国の豪雨の発生や季節性には周辺海域の海面水温分布の影響が重要であることが研究代表者らの最近の研究から示されている。そこで、精緻化の進む領域大気モデルによる地域的な豪雨・豪雪事例の予報精度に対し、大気モデルの下方境界条件として与える日本周辺海域の海面水温データの時空間分解能がどれほどの影響を及ぼし得るかを、近年の多くの顕著な豪雨・豪雪事例に対する予報再現実験から定量的・包括的に評価するために、複数の海面水温データと領域大気モデルを用いた豪雨・豪雪事例の予報再現実験の準備を整え、解析を開始した。解像度の粗いCOBE-SST、現業の予報に使用しているMGDSST、及び高解像度のFORA、ECCO2等の水温データを整備し、こうした水温分布を境界条件として気象庁領域気候モデルNHRCM、米国で開発された領域大気モデルWRFを用いた実験に基づき、平成28年6月九州北部、平成28年8月岩手、平成25年7月島根、平成25年8月秋田・岩手、平成23年7月新潟・福島、平成18年7月九州南部での豪雨及び平成26年関東・甲信での豪雪事例について水温分布の影響を調べた結果、周辺海域の海面水温が高い場合に雨量の増加や南側へシフトまたは散在化することが確認できた事例が存在する一方で、豪雨の再現が難しいために水温場高解像度化の影響の明瞭なシグナルが現段階では得られない事例もあることが分かってきた。そして、豪雪は現段階で豪雨よりもSST高解像度化の影響が見られやすいことも示唆された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

予報実験に必要な海面水温および大気データの整備を行うとともに、予報再現実験の準備を行った。試験的な予報実験とその実験結果の解析に着手し、課題全体としては7事例についてそれぞれ、3種の海面水温データ、2種の領域大気モデルによる実験を既に実施することができ、おおむね順調に計画を進めることができたと言える。対流不安定に伴う豪雨事例や梅雨前線に伴う豪雨事例、そして豪雪事例に対する数値実験から、海面水温に応じて系統的に大気が応答する結果が得られる事例の存在が確認できた。これは中緯度海水温が極端気象に与える影響の手がかりであり、当課題で解明を目指している高解像度海面水温データの影響を定量的・包括的に理解するための研究の方向性および手法が妥当であることを支持するもので、順調に進捗していると考えられる。また、海面水温データには解像度による水温分布の違いだけでなく、観測データから水温分布を推定する際の手法によって生じる差異も比較的大きく、無視できないことが明らかになるなど、海面水温データによる予報精度への影響に関して新たな知見が得られつつある。

今後の研究の推進方策

高解像度海面水温データの整備を引き続き行い、海面水温データの影響の解像度および解析値作成手法に伴う差異が予報精度に及ぼす影響を調べる準備を継続する。そして、予報再現実験と感度実験の対象とする事例を増やし、台風の影響が強く反映される事例も含めた解析に拡充していく。同時に5年程度の通年計算の実施も行う予定で、海面水温データの影響を多角的に解析していくことを企図する。なお、夏の豪雨に関しては、全球大気再解析データJRA55からのダウンスケーリングでは再現が困難である事例があることも明らかになったため、気象庁のメソ解析値等のより高解像度の大気データを大気モデルの側面境界値として用いた追加の再現実験を行うことで豪雨の再現性の向上を目指し、それにより海面水温データの影響をより正確に評価できるようにすることを目指す。そして、2種の領域大気モデルを同一の事例に対して用いた実験も今後行い、領域大気モデルの不完全性に伴う誤差についても考慮した予報実験結果の解析を行う予定である。そして、大陸縁辺海域や黒潮域の混合層変動と地表面フラックスの特徴についても解析を行い、豪雨・豪雪のメカニズムと海面水温による影響についてさらに深く探求していく予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Atmospheric Data for Ornithology: An Introduction (2017)
  • 著者名/発表者名: Atsuyoshi Manda, Noriyuki M. Yamaguchi, Elham Nourani and Yuzo Arisawa
  • 雑誌名: Ornithological Science 巻: 16 ページ: 43～49
  • DOI: 10.2326/osj.16.43
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Impact Propagation of Radiosonde Data Assimilation over the Kuroshio and Kuroshio Extension: Case Study on the Early Summer (Baiu) in 2012 (2017)
  • 著者名/発表者名: KAWAI Yoshimi, MOTEKI Qoosaku, YOSHIDA-KUWANO Akira, ENOMOTO Takeshi, MANDA Atsuyoshi, NAKAMURA Hisashi
  • 雑誌名: Journal of the Meteorological Society of Japan. Ser. II 巻: 95 ページ: 71～90
  • DOI: 10.2151/jmsj.2017-004
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Four-dimensional variational ocean reanalysis: a 30-year high-resolution dataset in the western North Pacific (FORA-WNP30) (2017)
  • 著者名/発表者名: Norihisa Usui, Tsuyoshi Wakamatsu, Yusuke Tanaka, Nariaki Hirose, Takahiro Toyoda, Shiro Nishikawa, Yosuke Fujii, Yasushi Takatsuki, Hiromichi Igarashi, Haruka Nishikawa, Yoichi Ishikawa, Tsurane Kuragano, Masafumi Kamachi
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 73 ページ: 205～233
  • DOI: 10.1007/s10872-016-0398-5
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Importance of resolving Kuroshio Front and eddy influence in simulating the North Pacific storm track (2017)
  • 著者名/発表者名: X. Ma, P. Chang, R. Saravanan, R. Montuoro, H. Nakamura, D. Wu, X. Lin, L. Wu
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 30 ページ: 1861-1880
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-16-0154.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Interannual modulations of oceanic imprints on the wintertime atmospheric boundary layer under the changing dynamical regimes of the Kuroshio Extension (2016)
  • 著者名/発表者名: R. Masunaga, H. Nakamura, T. Miyasaka, K. Nishii, B. Qiu
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 29 ページ: 3273-3296
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0545.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Pacific Decadal Oscillation, revisited (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Newman, M. A. Alexander, T. R. Ault, K. M. Cobb, C. Deser, E. Di Lorenzo, N. J. Mantua, A. J. Miller, S. Minobe, H. Nakamura, N. Schneider, D. J. Vimont, A.S. Phillips, J. D. Scott, C. A. Smith
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 29 ページ: 4399-4427
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0508.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Importance of midlatiude oceanic frontal zones for the Annular Mode variability: Interbasin differences in the Southern Annular Mode signature (2016)
  • 著者名/発表者名: F. Ogawa, H. Nakamura, K. Nishii, T. Miyasaka, A. Kuwano-Yoshida
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 29 ページ: 6179-6199
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0885.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Vertical structure and energetics of the Western Pacific teleconnection pattern (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Tanaka, K. Nishii, H. Nakamura
  • 雑誌名: Journal of climate 巻: 29 ページ: 6597-6616
  • DOI: 10.1175/JCLI-D-15-0549.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Error and energy budget analysis of a nonhydrostatic stretched-grid global atmospheric model (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Uchida, M. Mori, H. Nakamura, M. Satoh, K. Suzuki, T. Nakajima
  • 雑誌名: Monthly weather review 巻: 144 ページ: 1423-1447
  • DOI: 10.1175/MWR-D-15-0271.1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evidence for SST-forced anomalous winds revealed from simultaneous radiosonde launches from three ships across the Kuroshio Extension Front (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nishikawa, Y. Tachibana, Y. Kawai, M. K. Yoshioka, H. Nakamura
  • 雑誌名: Monthly weather review 巻: 144 ページ: 3553-3567
  • DOI: 10.1175/MWR-D-15-0442.1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Modulations of aerosol impacts on cloud microphysics induced by the warm Kuroshio Current under the East Asian winter monsoon (2016)
  • 著者名/発表者名: M. Koike, N. Asano, H. Nakamura, S. Sakai, T. M. Nagao, T. Y. Nakajima
  • 雑誌名: Journal of geophysical research-atmosphere 巻: 121 ページ: 12282-12297
  • DOI: 10.1002/2016JD025375
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wind conditions facilitate the seasonal water-crossing behaviour of Oriental Honey-buzzards over the East China Sea (2016)
  • 著者名/発表者名: E. Nourani, N. Yamaguchi, A. Manda, and H. Higuchi
  • 雑誌名: IBIS 巻: 158 ページ: 506-518
  • DOI: 10.1111/ibi.12383
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Feeding habit of juvenile fishes associated with drifting seaweeds in the East China Sea with reference to oceanographic parameters (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Hasegawa, A. Manda, N. Takatsuki, Y. Kawabata, G. N. Nishihara, S. Fujita, R. Kawabe, M. Yamada, T. Kinoshita, N. Yamawaki, Y. Morii and Y. Sakakura
  • 雑誌名: Aquaculture Science 巻: 64 ページ: 157-171
  • DOI: 10.1111/ibi.12383
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Influences of sea surface temperature on a heavy rainfall event over Shimane in late August 2013 (2017)
  • 著者名/発表者名: T. Miyasaka
  • 学会等名: 8th OFES workshop
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2017-03-13
• [学会発表] Impact of Japan Sea SST on Heavy Precipitation Events over Japan during summer (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi IIZUKA
  • 学会等名: American Meteorological Society Annual Meeting 2017
  • 発表場所: シアトル（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2017-01-24
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamical and thermodynamical contributions to the vertical motions over the wintertime oceanic frontal zones (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Miyasaka
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-12-16
  • 国際学会
• [学会発表] Impacts of Frontal SST Gradients on the Atmosphere as Revealed in New Products of the Japanese Reanalysis for the Global Atmosphere (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-12-15
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamics of Monthly Anomalies of the Western Pacific Teleconnection Pattern (2016)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, H., K. Nishii
  • 学会等名: AGU Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-12-13
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海洋前線帯上の鉛直流形成に対する力学・熱力学的寄与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮坂貴文
  • 学会等名: 京都大学防災研究所一般研究集会”東アジア域における大気循環の季節内変動に関する研究集会
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパス（京都府・宇治市）
  • 年月日: 2016-11-09
• [学会発表] Active role of midlatitude ocean on weather and climate -A few highlights from Japanese “Hotspot project” (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura
  • 学会等名: Dasan Conference 2016
  • 発表場所: 済州島（韓国）
  • 年月日: 2016-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海洋前線帯上の移動性擾乱に伴う上昇流に対する力学・熱力学的寄与 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮坂貴文
  • 学会等名: 日本気象学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2016-10-28
• [学会発表] Study for Meteorological Hazard Mitigation (2016)
  • 著者名/発表者名: Satoshi IIZUKA
  • 学会等名: International Training Workshop on Natural Disaster Reduction
  • 発表場所: 台北（台湾）
  • 年月日: 2016-09-27
  • 国際学会
• [学会発表] Extratropical frontal- and meso-scale air-sea interaction: Impacts of midlatitude oceanic fronts on the atmosphere as revealed in a new Japanese atmospheric reanalysis as a legacy of the “hot-spot” project (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura
  • 学会等名: CLIVAR open science conference
  • 発表場所: 青島（中国）
  • 年月日: 2016-09-21
  • 国際学会
• [学会発表] 夏季日本海の海水温が降水量に及ぼす影響について (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 聡
  • 学会等名: 日本海洋学会2016年度秋季大会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島県・鹿児島市）
  • 年月日: 2016-09-12
• [学会発表] Impacts of midlatutide oceanic fronts on the atmosphere as revealed in a new Japanese Atmospheric Reanalysis (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura
  • 学会等名: 20th Conference on Air-Sea Interaction
  • 発表場所: マディソン（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-08-16
  • 国際学会
• [学会発表] Potential importance of a midlatitude SST front for the annular-mode variability: Inter-basin differences in the Southern Annular-Mode signatures (2016)
  • 著者名/発表者名: H. Nakamura
  • 学会等名: 20th Conference on Air-Sea Interaction
  • 発表場所: マディソン（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-08-15
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Challenges of convection-permitting regional climate simulations for future climate projection in Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Kawase H.
  • 学会等名: GEWEX Convection-Permitting Climate Modeling Workshop
  • 発表場所: ボルダー（アメリカ合衆国）
  • 年月日: 2016-06-08
  • 国際学会
• [図書] Dynamics and predictability of large-scale high-impact weather and climate events (2016)
  • 著者名/発表者名: J. Li, R. Swinbank, R. Grotjahn, H. Volkert, M. Rodwell, A. Thorpe, C. Melhauser, B. Munsell, J. A. Sippel, P. Harr, H. M. Archambault, O. Alves, F. D'Andrea, P. Drobinski, M. Stefanon, H. Nakamura, K. Nishii, L. Wang, Y. J. Orsolini, K. Takaya, H. A. Dijkstra, S. Nigam, P. G. Baines, D. R. Sikka, S.-P. Xie, Y. Kosaka
  • 総ページ数: 356(225-235)
  • 出版者: Cambridge University Press
• [図書] 天気と海の関係についてわかっていることいないこと (2016)
  • 著者名/発表者名: 筆保弘徳, 和田章義, 杉本周作, 万田敦昌, 小田僚子, 猪上惇, 飯塚聡, 川合義美, 吉岡真由美
  • 総ページ数: 336（61-92）
  • 出版者: ベレ出版
• [図書] 天気と海の関係についてわかっていることいないこと (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯塚 聡
  • 総ページ数: 336（217-243）
  • 出版者: ベレ出版
• [備考] 東京大学・先端科学技術研究センター・気候変動科学分野
  • URL: http://www.atmos.rcast.u-tokyo.ac.jp/nakamura_lab/