エルニーニョ・南方振動に伴う重力波及び成層圏準2年振動の変調

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01286
• 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: 河谷 芳雄 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 統合的気候変動予測研究分野, 主任研究員 (00392960)
• 研究分担者: 藤原 正智 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (00360941) ; 渡辺 真吾 国立研究開発法人海洋研究開発機構, シームレス環境予測研究分野, 分野長 (50371745) ; 高薮 縁 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (10197212)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 赤道準2年振動 / エルニーニョ・南方振動

研究実績の概要

非定常重力波パラメタリゼーションを組み込まず水平解像度120km、鉛直解像度550mに設定した気候モデルMIROC-AGCMを用いたENSO－QBO実験を行った。本モデルで表現される降水・対流圏循環・重力波とQBOが陽に連動する為、重力波パラメタリゼーションによる不確実性が無い。MIROC-AGCM実験では、ラニーニャ期に比べて、エルニーニョ期にQBO周期が短くなる特徴が再現された。
モデルで表現されるエルニーニョ時とラニーニャ時の基本的な物理量の差異を検証する為、全球降水データ、再解析データの解析も行った。ラニーニャ期に比べて、エルニーニョ期では熱帯対流圏ウォーカー循環に伴う東西風の鉛直シアーが弱いこと、赤道上での帯状平均降水量が15%程度多いこと、対流圏から成層圏の中緯度で西風が強いことなど、モデルと観測に基づくデータの整合性を確認した。
更に、非定常重力波パラメタリゼーションを組み込んだ、水平解像度312km、鉛直解像度700mに設定した気候モデルMIROC-ESMを用いたENSO-QBO実験も合わせて行った。MIROC-ESM実験では、エルニーニョ期とラニーニャ期の周期に有意な差が見られなかった。両者で重力波ソースが不変であることが影響していると考えられ、詳細な解析を続けている。
また、TRMM降雨レーダ観測により、赤道域の対流と結合したKelvin波とRossby波に伴う降水の特徴の相違を解析している。Kelvin波に伴う降水は、対流性の降水から層状性の多い降水への位相変化がみられるのに対し、Rossby波に伴う降水は、全体に層状性降水が多いという、降水特性の違いが示された。

現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

予定していた気候モデル実験が滞りなく行われ、基礎的な解析を行うことができた。初年度の研究計画以上に進展している。

今後の研究の推進方策

交付申請書に沿って、引き続きENSOに伴う赤道準2年振動の変調メカニズムを解明する為の詳細な解析を行い、各種観測データ解析と合わせて成果をまとめ、論文化していく。

研究成果

• [国際共同研究] オックスフォード大学/イギリス国立大気科学センター(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: オックスフォード大学/イギリス国立大気科学センター
• [国際共同研究] ハワイ大学/NorthWest Research Associates/NASA(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: ハワイ大学/NorthWest Research Associates/NASA
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] カナダ気象センター(カナダ)
  • 国名: カナダ
  • 外国機関名: カナダ気象センター
• [雑誌論文] The Effects of a Well-Resolved Stratosphere on the Simulated Boreal Winter Circulation in a Climate Model (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawatani Yoshio、Hamilton Kevin、Gray Lesley J.、Osprey Scott M.、Watanabe Shingo、Yamashita Yousuke
  • 雑誌名: Journal of the Atmospheric Sciences 巻: 76 ページ: 1203～1226
  • DOI: 10.1175/JAS-D-18-0206.1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparison of equatorial wave activity in the tropical tropopauselayer and stratosphere represented in reanalyses (2019)
  • 著者名/発表者名: Kim Young-Ha、Kiladis George N.、Albers John R.、Dias Juliana、Fujiwara Masatomo、Anstey James A.、Song In-Sun、Wright Corwin J.、Kawatani Yoshio、Lott Fran?ois、Yoo Changhyun
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics Discussions 巻: - ページ: 1～36
  • DOI: https://doi.org/10.5194/acp-2019-110
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Description and basic evaluation of simulated mean state, internal variability, and climate sensitivity in MIROC6 (2018)
  • 著者名/発表者名: T. Hiroaki, T. Ogura, T. Nitta, Y. Komuro, K. Ogochi,T. Takemura, K. Sudo, M. Sekiguchi, M. Abe, F. Saito, M. Chikira, S. Watanabe, M. Mori, N. Hirota, Y. Kawatani, T. Mochizuki, K. Yoshimura, K. Takata, R. Oichi, D. Yamazaki, T. Suzuki, M. Kurogi, T. Kataoka, M. Watanabe, M. Kimoto
  • 雑誌名: Geoscientific Model Development Discussions 巻: - ページ: 1～92
  • DOI: 10.5194/gmd-2018-155
• [学会発表] 成層圏が対流圏循環に及ぼす影響：MIROC-AGCMモデルを用いた考察 (2019)
  • 著者名/発表者名: Kawatani Yoshio、Hamilton Kevin、Gray Lesley J.、Osprey Scott M.、Watanabe Shingo、Yamashita Yousuke
  • 学会等名: 地球流体力学研究集会
• [学会発表] The Quasi-biennial Oscillation Modulation by the El Nino Southern Oscillation (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawatani, Y., K. Hamilton, K. Sato, T. J. Dunkerton, S. Watanabe, K. Kikuchi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] The Quasi-biennial Oscillation Modulation by the El Nino Southern Oscillation (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawatani, Y., K. Hamilton, K. Sato, T. J. Dunkerton, S. Watanabe, K. Kikuchi
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 15th Annual Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] ENSO modulation of the QBO: Results from MIROC models with and without nonstationary gravity wave parameterization (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawatani, Y., K. Hamilton, K. Sato, T. J. Dunkerton, S. Watanabe, K. Kikuchi
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] The Effects of a Well-Resolved Stratosphere on the Simulated Boreal Winter Circulation in a Climate Model (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawatani Yoshio、Hamilton Kevin、Gray Lesley J.、Osprey Scott M.、Watanabe Shingo、Yamashita Yousuke
  • 学会等名: AGU fall meeting 2018
  • 国際学会
• [学会発表] 過去の大規模火山噴火にともなう全球地表気温の変化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 藤原正智, Patrick Martineau, Jonathon Wright
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [学会発表] Surface temperature response to the major volcanic eruptions in multiple reanalysis data sets (2018)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, M., P. Martineau, J. Wright
  • 学会等名: AGU fall meeting 2018
• [学会発表] Hindcasts of the 2016 Disruption of the Stratospheric QBO (2018)
  • 著者名/発表者名: Shingo Watanabe, Kevin Hamilton, Scott Osprey, Yoshio Kawatani, Eriko Nishimoto
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2018年大会
• [学会発表] Hindcasts of the 2016 Disruption of the Stratospheric QBO (2018)
  • 著者名/発表者名: Shingo Watanabe, Kevin Hamilton, Scott Osprey, Yoshio Kawatani, Eriko Nishimoto
  • 学会等名: SPARC General Assembly 2018
  • 国際学会
• [学会発表] Hindcasts of the 2016 Disruption of the Stratospheric QBO (2018)
  • 著者名/発表者名: Shingo Watanabe, Kevin Hamilton, Scott Osprey, Yoshio Kawatani, Eriko Nishimoto
  • 学会等名: Asia Oceania Geosciences Society 15th Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 対流と結合した赤道Kelvin波・赤道Rossby波の構造と降水特性に関する統計的研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中村雄飛、高薮縁
  • 学会等名: 日本気象学会2018年度秋季大会
• [備考] Masatomo Fujiwara
  • URL: http://wwwoa.ees.hokudai.ac.jp/~fuji/index_jp.html
• [備考] Yoshio Kawatani
  • URL: https://sites.google.com/site/yoshiokawatani/home
• [備考] 高薮研究室
  • URL: http://ccsr.aori.u-tokyo.ac.jp/~takayabu/index-j.html