四次元変分法データ同化を用いた階層的逆解析によるエルニーニョ現象の解読

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18340139
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 淡路 敏之 京都大学, 理学研究科, 教授 (40159512)
• 研究分担者: 石川 洋一 京都大学, 理学研究科, 助教 (70335298) ; 根田 昌典 京都大学, 理学研究科, 助教 (10273434)
• キーワード: データ同化 / エルニーニョ / 予測 / 大気海洋フィードバック

研究概要

(1) 構築した世界初の1990年代結合同化再解析データを用いて、現実の複雑系における90年代気候変動の高精度解読を行い、エルニーニョの不規則なライフサイクルを明らかにするとともに、エルニーニョの予測可能性に向けて、"地球気候のゆらぎ"を考慮したアンサンブル予測実験(11メンバー)を1990年代の全エルニーニョを対象に行った結果、四次元変分法結合同化を用いて経年変動のエネルギーシグナルを精緻に抽出・再現するよう初期化すれば、定量的に観測事実と整合するなど予報スコアが大きく向上することが判明し、世界最長クラスの2年先行予測に成功した。成果はアメリカ地球物理学連合(AU)のJGRに掲載されるとともに、国際学会で大きな反響を呼んだ。
(2) 階層的データ同化による非静力ダウンスケーリング実験により、エルニーニョ発生のトリガーとして注目されている西部熱帯太平洋での西風バーストの発生に関わる大気海洋相互作用の素過程の再現に成功し、西風バーストの連続発生に果たす日周期熱・水交換の重要性とその機構を明らかにした。同時に、なぜ海面水温が29℃を超えると大気海洋結合が強化されるのか、そのメカニズムの一端を解明した。
(3) 以上の結果を統合して、エルニーニョ発生の標準理論であるリチャージ理論の拡充し、不明であったエルニーニョの発生と強度の不規則性に関するメカニズムを明らかにした。成果はJGRに掲載され、論文は全地球物理分野を対象とした週間ダウンロード数世界4位と高く評価された。さらに、大西洋のトリプルモード研究へと適用してそのメカニズムを解明し、AGUのレターであるGRLに掲載され、editor推薦論文に選ばれた。
(4) 解析データセットはwebから発信・公開した。

研究成果

• [雑誌論文] A possible role for unstable coupled waves affected by resonance between Kelvin waves and seasonal warming in the development of the strong 1997-1998 El Nino. (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, T., S. Masuda, N. bugiura, T. Mochizuki, H. Igarashi, M. Kamachi, Y. Tshikawa, T. Awaii
  • 雑誌名: Deep-Sea Res. Part 1 56 ページ: 495-512
  • 査読あり
• [雑誌論文] interannuai variability of North Paclfic eastern subtropical mode water in the 1990s derived from a 4-dimensional variational ocean data assimilation Rynprimnnt. (2009)
  • 著者名/発表者名: Toyoda, T., T. Awaji, S. Masuda, N. Sugiura, H. Igarashi, T. Mochizuki, Y. Ishikawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. accepted
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible oceanic feedback in the extratropics in relation to the North Atlantic SST tripole. (2009)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, T., T. Awaji, N. Sugiura
  • 雑誌名: Geophys. Res. Lett. 36 ページ: L05710,doi : 10. 1029/2008GL036781
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ocean initialization for seasonal forecasting (2009)
  • 著者名/発表者名: Balmaseda, M., O. Aives, A. Arribas, T. Awaji, D. Beringher, N. Ferry, Y. Fujii, T, Lee, M. Reineker, T. Rosati, D. Stammer
  • 雑誌名: Oceanography (in print)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Temporal evolution of the equatorial thermocline associated with the 1991-2006 ENSO. (2008)
  • 著者名/発表者名: Masuda, S., T. Awaji, T. Toyoda, Y. Shikama, Y. Ishikawa
  • 雑誌名: J. Geophy. Res. 114 ページ: C03015,doi : 10. 1029/2008JC004953.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a four-dimensionai variationai coupled data assimilation system for enhanced analysis and prediction of seasonal to interannual climate variations (2008)
  • 著者名/発表者名: Bugiura, N., T. Awaji, S. Masuda, T. Mochizuki, T. Toyoda, T. Miyama, H. Igarashi, Y. Ishikawa
  • 雑誌名: J. Geophys. Res. 113 ページ: C10017,doi : 10. 1029/2008JC004741.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Summertime evolution of decadal sea surface temperature anomalies in the midlatitude Noth Pacific. (2008)
  • 著者名/発表者名: Mochizuki, T., T. Awaji
  • 雑誌名: Journal of Climate 21 ページ: 1569-1588
  • 査読あり