熱帯準二年振動が中高緯度の大気場・化学場の年々変動に及ぼす影響

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20340129
• 研究機関: 気象庁気象研究所
• 研究代表者: 柴田 清孝 気象庁気象研究所, 環境・応用気象研究部, 室長 (50354494)
• 研究分担者: 黒田 友二 気象庁気象研究所, 気候研究部, 主任研究官 (80343888) ; 山崎 孝治 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (70270791)
• キーワード: 赤道準二年振動 / 化学-気候モデル / 将来予測実験 / 過去再現実験 / 火山性エーロゾル / 太陽11年周期 / オゾン層破壊物質 / Holton-Tan関係

研究概要

化学-気候モデルの1960年代から2100年までの過去再現実験と将来予測実験の両方を併せ持つ長期ランを行った。モデルは気象研究所の化学-気候モデル(MRI-CCM)。境界条件は、1960年代からの観測された強制力(海面水温、海氷、温室効果気体、オゾン層破壊物質濃度、太陽紫外線11年変動)を与えるものである。統計的有意性をあげるため、数個のメンバーのアンサンブルランを行った。化学の効果を調べるため、エルチチョンとピナツボ火山エーロゾルが入った場合のランも行った。これらランの解析も同時に行い、QBO以外のシグナル(ENSO等)の解析や中高緯度対流圏でのQBOシグナルの検出とその影響評価、中高緯度の成層圏でのQBOシグナルの検出とその影響評価を行った。また、QBOに伴う月平均東西風・気温変動の各再解析データ(ERA-Interim, ERA40, JRA25/JCDAS, NCEP1, NCEP2)の特徴をラジオゾンデによる観測データ(RATPAC)と比較して調べた。100-50hPaの気温はNCEP1, NCEP2はQBOに伴う変動がRATPACに比べ小さくERA40, JRA25/JCDAS特にERA-InterimはRATPACとよく一致した。QBOに伴い熱帯圏界面の最低温領域付近(西太平洋・インド洋上)で特に気温変動が大きいことが明らかになり,このことはQBOが熱帯圏界面における水蒸気脱水過程に従来考えられていた以上に影響することに対応する.またGPS掩蔽観測データ(COSMIC)を同化したデータ(ERA-Interim)と同化してないデータ(ERA40, JRA25/JCDAS)で100hPa面の熱帯中部太平洋域においてQBOに伴う気温変動に差異(同化データでは同領域で気温変動が小さい)があることを明らかにした。さらに、観測・再解析データを使って南半球環状モードに与えるQBOの影響の解析も行い、QBOと太陽活動の効果はほぼ線形的に、効いてきており、北大西洋振動(NAO)の場合とは著しく異なるということが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Role of vertical eddy heat flux in the response of tropical tropopause temperature to changes in tropical sea surface temperature (2010)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., K.Yamazaki
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research 115 ページ: D01108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Northern winter stratospheric temperature and ozone responses to ENSO inferred from an ensemble of Chemistry Climate Models (2009)
  • 著者名/発表者名: Cagnazzo, C., Manzini, E., Calvo, N., Douglass, A., Akiyoshi, H., Bekki, S., Chipperfield, M., Dameris, M., Deushi, M., Fischer, A.M., Garny, H., Gettelman, A., Giorgetta, M.A., Plummer, D., Rozanov, E., Shepherd, T.G., Shibata, K., Stenke, A., Struthers, H., Tian, W.
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 9 ページ: 8935-8948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coupled chemistry climate model simulations of stratospheric temperatures and their trends for the recent past (2009)
  • 著者名/発表者名: Austin, J., R.J.Wilson, H.Akiyoshi, S.Bekki, N.Butchart, C.Claud, V.I.Fomichev, P.Forster, R.R.Garcia, N.P.Gillett, P.Keckhut, U.Langematz, E.Manzini, T.Nagashima, W.J.Randel, E.Rozanov, K.Shibata, K.P.Shine, H.Struthers, D.W.J.Thompson, F.Wu, S.Yoden
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 36 ページ: L13809
  • 査読あり
• [雑誌論文] The tropical tropopause layer 1960-2100 (2009)
  • 著者名/発表者名: Gettelman, A., T.Birner, V.Eyring, H.Akiyoshi, D.A.Plummer, M.Dameris, S.Bekki, F.Lefevre, F.Lott, C.Bruhl, K.Shibata, E.Rozanov, E.Mancini, G.Pitari, H.Struthers, W.Tian, D.E.Kinnison
  • 雑誌名: Atmospheric Chemistry and Physics 9 ページ: 1621-1637
  • 査読あり
• [雑誌論文] Influence of Stratospheric Circulation on the Predictability of the Tropospheric Northern Annular Mode (2009)
  • 著者名/発表者名: Mukougawa, H., Hirooka, T., Kuroda, Y
  • 雑誌名: Geophysical Research Letters 36 ページ: L08814
  • 査読あり
• [学会発表] Influence of solar cycle and QBO modulation on the Southern Annular Mode (2010)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, Y., K.Yamazaki
  • 学会等名: SOLARIS 2009 Workshop
  • 発表場所: ポツダム、ドイツ
  • 年月日: 2010-03-11
• [学会発表] The equatorial QBO influence on the northern winter extratropical circulation (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoe, H., K.Shibata
  • 学会等名: 90^<th> American Meteorological Society Annual Meeting
  • 発表場所: アトランタ、米国
  • 年月日: 2010-01-19
• [学会発表] 21世紀予測実験に基づいた成層圏における物質輸送特性の長期変動解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 出牛真, 柴田清孝
  • 学会等名: 日本気象学会 2009年度秋季大会
  • 発表場所: アクロス福岡(福岡)
  • 年月日: 2009-11-26
• [学会発表] 熱帯対流圏界面付近における準二年周期振動の構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 吉田康平, 山崎孝治, K.Hamilton
  • 学会等名: 日本気象学会 2009年度秋季大会
  • 発表場所: アクロス福岡(福岡)
  • 年月日: 2009-11-25
• [学会発表] Ensemble Kalman filter assimilation of atmospheric chemical constituents data with a MRI chemistry-climate model : OSS Experiments (2009)
  • 著者名/発表者名: Deushi, M., T.Sekiyama, K.Shibata
  • 学会等名: The 5th WMO International Symposium On Data Assimilation
  • 発表場所: メルボルン、オーストラリア
  • 年月日: 2009-10-07
• [学会発表] Development of an MRI chemistry-climate model coupled with data assimilation system for ozone forecasts (2009)
  • 著者名/発表者名: Deushi, M., K.Shibata
  • 学会等名: MOCA-09, IAMAS/IAPSO/IACS 2009 Joint Assembly
  • 発表場所: モントリオール、カナダ
  • 年月日: 2009-07-22
• [学会発表] Global ozone signals associated with extreme NAM events as revealed with the MRI chemistry-climate model driven by observed forcings (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibata, K, M.Deushi
  • 学会等名: MOCA-09, IAMAS/IAPSO/IACS 2009 Joint Assembly
  • 発表場所: モントリオール、カナダ
  • 年月日: 2009-07-21
• [学会発表] The dynamical influences of the equatorial QBO on the winter stratospheric circulation in the Northern Hemisphere (2009)
  • 著者名/発表者名: Naoe, H., K.Shibata
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合会 2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] Structure of extreme NAM events in the simulation of a chemistry-climate model driven by observed forcings (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibata K., M.Deushi
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合会 2009年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉)
  • 年月日: 2009-05-21
• [学会発表] Duration of NAM in the simulation of a chemistry-climate model driven by observed forcings (2009)
  • 著者名/発表者名: Shibata, K, M.Deushi
  • 学会等名: EGU 2009 General Assembly
  • 発表場所: ウィーン、オーストリア
  • 年月日: 2009-04-22
• [学会発表] Role of the vertical eddy heat flux in the tropical tropopause temperature response to tropical sea surface temperature changes (2009)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., K.Yamazaki
  • 学会等名: EGU 2009 General Assembly
  • 発表場所: ウィーン、オーストリア
  • 年月日: 2009-04-21