巻雲を介した熱帯成層圏対流圏結合と気候変動影響の解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K03977
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 吉田 康平 気象庁気象研究所, 全球大気海洋研究部, 研究官 (10636038)
• 研究分担者: 川合 秀明 気象庁気象研究所, 気象予報研究部, 主任研究官 (40601688)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 熱帯成層圏対流圏結合 / 巻雲 / 雲放射効果 / 気候モデリング / 気候変動

研究実績の概要

熱帯の成層圏－対流圏結合変動メカニズムの解明は、1か月～1年程度先の気象・気候予測技術を次の段階に進めるための喫緊の課題であり、その地球温暖化影響も明らかにする必要がある。巻雲は放射過程を通して熱帯成層圏－対流圏結合変動を増幅する可能性があるが、気候予測モデル性能と観測データの不足もあり、その効果は未だ解明に至っていない。本研究課題は地球システムモデルの巻雲再現性を向上させ熱帯成層圏－対流圏結合変動に巻雲が及ぼす影響とそのメカニズムの解明し、その地球温暖化に伴う変化についても明らかにすることを目的としている。
本年度は主に以下のことを実施した。①現在気候実験と巻雲調整実験を遂行し、より堅牢な結果を得るため実験期間を延長した。②①の実験の解析を行い巻雲に伴う成層圏対流圏結合の変調について調査を行った。③大規模アンサンブルシミュレーションデータを用いて成層圏突然昇温の熱帯対流圏への影響を調査した内容での投稿論文について改定等の対応を行い受理された。
本研究課題関連研究として③を含めて5本の論文が受理・公開された。
本課題の遂行は世界の気象・気候予測モデルの巻雲表現を再考し、気象・気候予測技術を次の段階に進める契機となることが期待される。

現在までの達成度 (区分)

4: 遅れている

理由

本年度は、地球システムモデルの将来気候実験と雲物理過程の調整実験、それらの解析を実施する予定であったが、昨年度積み残しの現在実験の遂行とその解析にとどまっている。
その理由として新型コロナウィルス対応で全体の計画に遅れが生じたことと、当初研究計画になかった大規模アンサンブルシミュレーションデータを用いた成層圏突然昇温の熱帯対流圏への影響の研究と次世代地球システムモデル開発に時間を要したこと、現在気候実験の実験期間を延長したことがある。ただしこれらの実施によって得られた知見は本研究課題の成果に還元されるものである。特に、大規模アンサンブルシミュレーションデータの解析研究は本研究において、堅牢な結果を得るための有効サンプル数を確保する重要性を認識させ、実験期間を延長させることを判断する指標となった。

今後の研究の推進方策

本年度積み残した課題を遂行しつつ、成果を取りまとめて報告する。また温暖化気候実験については実験内容を絞り、現在気候実験での調査に集中することを検討する。場合によっては研究計画の再延長も検討する。

次年度使用額が生じた理由

新型コロナウィルス関連で旅費を使用する機会がなかったためと、計画の遅れに伴う成果発表関連費用を使用してないことにより、未使用額が生じた。
これらは成果発表のための学会参加費と旅費及び論文投稿関連費用に使用する予定である。

研究成果

• [雑誌論文] Influence of the solar cycle on the North Atlantic Oscillation (2022)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Y., Kodera, K., Yoshida, K., Yukimoto, S., and Gray, L.
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Atmospheres 巻: 127 ページ: e2021JD035519
  • DOI: 10.1029/2021JD035519
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relationship between shortwave radiation bias over the Southern Ocean and the double-intertropical convergence zone problem in MRI-ESM2 (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawai, H., Koshiro, T., and Yukimoto, S.
  • 雑誌名: Atmospheric Science Letters 巻: 22(12) ページ: e1064
  • DOI: 10.1002/asl.1064
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The Brewer?Dobson circulation in CMIP6 (2021)
  • 著者名/発表者名: Abalos, M., Calvo, N., Benito-Barca, S., Garny, H., Hardiman, S. C., Lin, P., Andrews, M. B., Butchart, N., Garcia, R., Orbe, C., Saint-Martin, D., Watanabe, S., and Yoshida, K.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 巻: 21 ページ: 13571-13591
  • DOI: 10.5194/acp-21-13571-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Do sudden stratospheric warmings boost convective activity in the tropics? (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., and Mizuta, R.
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 巻: 48 ページ: e2021GL093688
  • DOI: 10.1029/2021GL093688
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Teleconnections of the Quasi-Biennial Oscillation in a multi-model ensemble of QBO-resolving models (2021)
  • 著者名/発表者名: Anstey, J.A., Simpson, I.R., Richter, J.H., Naoe, H., Taguchi, M., Serva, F., Gray, L.J., Butchart, N., Hamilton, K., Osprey, S., Bellprat, O., Braesicke, P., Bushell, A.C., Cagnazzo, C., Chen, C.-C., Chun, H.-Y., Garcia, R.R., Holt, L., Kawatani, Y., Yoshida, K. et al.
  • 雑誌名: Quarterly Journal of the Royal Meteorological Society 巻: - ページ: 1-26
  • DOI: 10.1002/qj.4048
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Do sudden stratospheric warmings boost convective activity in the tropics? (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., and Mizuta, R.
  • 学会等名: AMS 102nd Annual Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 気候モデルにおけるダブルITCZ問題はどうしたら緩和できるか？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 神代剛, 行本誠史
  • 学会等名: 第13回熱帯気象研究会
• [学会発表] 南大洋の雲は熱帯降水に影響するか？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 神代剛, 行本誠史
  • 学会等名: 2021年度エアロゾル・雲・降水の相互作用に関する研究集会
• [学会発表] 成層圏オゾンが季節内から季節スケールで対流圏循環に及ぼす影響について (2022)
  • 著者名/発表者名: 出牛真
  • 学会等名: 令和3年度日本気象学会長期予報研究連絡会
• [学会発表] Does the reduction in the Southern Ocean radiation bias alleviate the double-ITCZ problem? (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawai, H., Koshiro, T. and Yukimoto, S.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Does the reduction in the Southern Ocean radiation bias alleviate the double-ITCZ problem? (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawai, H., Koshiro, T. and Yukimoto, S.
  • 学会等名: CFMIP Meeting on Clouds
  • 国際学会
• [学会発表] 成層圏突然昇温は熱帯対流活動を励起するか？～大規模アンサンブルシミュレーションからの視座～ (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田康平, 水田亮
  • 学会等名: JpGU Meeting 2021
  • 招待講演
• [学会発表] MRI-ESM2における南大洋の短波放射バイアスとダブルITCZ問題の関係 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川合秀明, 神代剛, 行本誠史
  • 学会等名: 日本気象学会2021年度春季大会