成層圏力学場が気候へ与える影響 -成層圏-対流圏間の力学的結合過程の理解の深化-

2020 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 18K03743
• 研究機関: 九州大学
• 研究代表者: 江口 菜穂 九州大学, 応用力学研究所, 助教 (50378907)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 成層圏対流圏間相互作用 / 熱帯対流圏界面遷移層 / 熱帯気象 / 長期変動 / 数値実験

研究実績の概要

先行研究において、成層圏突然昇温(Sudden Stratospheric Warming; SSW)発生時に下部成層圏から上部対流圏が断熱的に降温し、そこでの静的安定度が弱まることで熱帯域の積雲対流活動が活発化することが明らかとなっている [Eguchi et al., 2015]。今年度は全球非静力学モデル (NICAM) を用いて、2019年9月に南半球で発生したSSWのシミュレーションを実施し、熱帯域の積雲対流の動態について、解析を実施した。2019年夏季は台風が多く発生し、同時に2002年以来の大規模なSSWが発生した年でもある。但し、10hPa、60Sの東西平均東西風が東風にならなかったので、小昇温の分類となっている。Yamada et al. [preparing] はNICAM (鉛直38層) を用いて2019年8月中旬から9月中旬の期間、初期値を6時間ずつずらしたアンサンブル計算を実施した。その結果より、初期日8月25日を境に、SSWの昇温規模および熱帯下部成層圏の降温度合いが大きくなっていることがわかった。この結果を受け、成層圏の力学場をより詳細に解析するために、鉛直78層のNICAMの8月23～26日の00UTCおよび12UTCの数値実験を行った。8月23日00UTCと25日00UTCの計算の比較を行った結果、23日00UTC実験より25日00UTC実験の方が熱帯下部成層圏の気温降下が大きく、SSW発生後に北緯10度に東西一様に積雲対流活動が活発となっていた。太平洋域の熱帯低気圧 (台風) の発生数は、23日00UTC実験は1個、25日00UTC実験では4個であった。25日00UTC実験では、熱帯低気圧の発生から最盛期に至るまでの期間が2日間と短く、より低緯度で熱帯低気圧が最盛期を迎えることがわかった。但し、対流圏下層の最大風速と中心気圧でみる強度は23日00UTC実験の方が強かった。これらの結果を国内(国際)学会で発表した(発表予定である)。

現在までの達成度

3: やや遅れている

理由

衛星観測データおよび客観解析データを用いた長期間の成層圏力学場の熱帯域の対流活動に与える影響の解析を実施している。また昨年度準備していた全球非静力学モデルの実験を実施した。他方、今年度実施予定であった数値実験データの解析は、数値実験データ (特に成層圏力学場の重要な要素である準2年周期変動がよく再現されるモデル群の比較実験) が公開されたが、情報収集中であるため解析に着手できなかった。

今後の研究の推進方策

衛星観測データの新しいバージョンが公開されたので、再取得を行い、前バージョンとの比較をし、結果への影響を評価する。また公開された成層圏力学場の信頼の厚い数値実験データの解析を実施する。さらに、全球非静力学数値モデルのアンサンブル実験数を増やし、統計的に有意な解析を実施する。

次年度使用額が生じた理由

国際学会への参加や打ち合わせのための海外渡航を予定していたが、社会的事情を考慮して渡航を断念した。次年度は数値実験データの解析前の事前処理(加工等)を実施する解析要員の人件費として使用する。また学術論文の英文校閲費、投稿料等の雑役務費として利用する。

研究成果

• [国際共同研究] NASA Ames Research Center(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: NASA Ames Research Center
• [雑誌論文] Robust Enhancement of Tropical Convective Activity by the 2019 Antarctic Sudden Stratospheric Warming (2020)
  • 著者名/発表者名: Noguchi S.、Kuroda Y.、Kodera K.、Watanabe S.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 47 ページ: -
  • DOI: 10.1029/2020GL088743
  • 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 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] 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 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
• [学会発表] Convective impact on the stratospheric-entry water vapor through the tropical UTLS in boreal winter and summer (2021)
  • 著者名/発表者名: Rei Ueyama
  • 学会等名: America Meteorological Society 2021 Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 2次元軸対称大気海洋結合モデルを用いた熱帯対流圏界面気温が熱帯低気圧に与える影響評価 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小林健太、江口菜穂、伊藤耕介、那須野智江
  • 学会等名: 第12回熱帯気象研究会
• [学会発表] アフリカ-アジア夏季モンスーンに及ぼす近年の熱帯対流圏界層低温化の影響 (2021)
  • 著者名/発表者名: 小寺邦彦、江口菜穂、Rei Ueyama
  • 学会等名: 第12回熱帯気象研究会
• [学会発表] Influence of stratospheric dynamics on tropical convection and equatorial wave (2020)
  • 著者名/発表者名: Nawo Eguchi, Tomoe Nasuno and Kunihiko Kodera
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] The impact of lower stratospheric temperature change on Typhoon (2020)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kobayashi, Nawo Eguchi and Kosuke Ito
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] Do sudden stratospheric warmings boost convective activity in the tropics? (2020)
  • 著者名/発表者名: Kohei Yoshida
  • 学会等名: JpGU-AGU Joint Meeting 2020
  • 国際学会
• [学会発表] 熱帯低気圧多重発生・発達に対する成層圏循環の効果 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小寺邦彦、江口菜穂、野口峻佑、吉田康平、那須野智江
  • 学会等名: 台風研究会
• [学会発表] 対流圏界面付近の気温場が台風に与える影響について (2020)
  • 著者名/発表者名: 小林健太、江口菜穂、伊藤耕介
  • 学会等名: 台風研究会
• [学会発表] 対流圏界面付近の気温場が台風に与える影響について (2020)
  • 著者名/発表者名: 小林健太、江口菜穂、伊藤耕介
  • 学会等名: 日本気象学会秋季大会
• [学会発表] 2019年9月南半球成層圏突然昇温の台風、ハリケーンの発達に及ぼす影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小寺邦彦、江口菜穂、那須野智江、野口峻佑、吉田康平
  • 学会等名: 日本気象学会秋季大会
• [学会発表] 対流圏界面付近の力学場が熱帯低気圧に与える影響について (2020)
  • 著者名/発表者名: 小林健太、江口菜穂、伊藤耕介
  • 学会等名: 異常気象研究集会「災害をもたらす極端気象の発現にかかわる総観場・循環場の特徴と大気海洋過程」
• [学会発表] 成層圏力学場による熱帯低気圧の発生・発達過程への影響 (2020)
  • 著者名/発表者名: 江口菜穂、小寺邦彦、山田洋平、那須野智江、小林健太
  • 学会等名: 異常気象研究集会「災害をもたらす極端気象の発現にかかわる総観場・循環場の特徴と大気海洋過程」
• [学会発表] 2020年７月西日本豪雨に関連する大循環場 (2020)
  • 著者名/発表者名: 小寺邦彦
  • 学会等名: 異常気象研究集会「災害をもたらす極端気象の発現にかかわる総観場・循環場の特徴と大気海洋過程」
• [学会発表] Convective impact on the stratospheric-entry water vapor through the tropical UTLS in boreal winter and summer (2020)
  • 著者名/発表者名: Rei Ueyama
  • 学会等名: America Geophysical Union Fall Meeting 2020
  • 国際学会