CMIP3 マルチモデルアンサンブルで再現された NAO と ENSO/WP の関係性および、ユーラシア大陸の積雪偏差がモデルの再現性に与える影響

日本気象学会北海道支部研究発表会　2012年12月12日日本気象学会北海道支部研究発表会　2012年12月12日 CMIP3マルチモデルアンサンブルで再現されたNAOとENSO/WPの関係性および、ユーラシア大陸の積雪偏差がモデルの再現性に与える影響中村　哲　（極地研/北大）原　政之　（JAMSTEC）大鹿美希　（三重大）立花義裕　（三重大）

1 year 大鹿(2012)：観測データ（再解析）の統計解析 12月NAO-(+)⇒1 year⇒ENSO(+)-/WP(+)- NAO -(+) ENSO +(-) “CMIP3大気海洋結合モデル（CGCM）で検証” 個々のモデルのくせやバイアスによるバラつき・・・現実とのズレ（CMIP3 performance of ENSO: Ohba et al., 2010 and NAO: Nube 2010） ↓ 現実とのズレを多少許容しつつ、物理情報の伝播プロセスを抽出するための客観的な指標、CIの開発と伝播プロセスを検証

CMIP3 models Full use (7) bccr_bcm2_0 csiro_mk3_5 giss_aom inmcm3_0 ipsl_cm4 mpi_echam5 mri_cgcm2_3_2 Partial use (9) cnrm_cm3 csiro_mk3_0 gfdl_cm2_1 iap_fgoals1_0_g miroc3_2_medres ncar_ccsm3_0 ncar_pcm1 ukmo_hadgem1 ingv_echam4 Non use (5) cccma_cgcm3_1_t63 gfdl_cm2_0 giss_model_e_h giss_model_e_r ukmo_hadcm3 ・WWB-ENSO good models ・Good but 1-month lag ・In-phase by Seiki et al., 2011 20C3M run 100yr (1901-2000) with 5yr high pass filter

Definition of model’s NAO • EOF1 Ps（60W-30E, 20N-90N）（Nov, Dec, Jan, Feb） ※Nube, 2010（RPCA）と若干異なる。 • Definition of model’s ENSO EOF1 SST（160E-270E, 10S-10N, Jul-Jan） ※モデル間のバラつきはOhba et al., 2010とも良い一致 • SVD 1st mode • Ps（Nov -1yr）-- SST（Jul-Jan） • Ps（Dec -1yr ）-- SST（Jul-Jan） • Ps（Jan -1yr ）-- SST（Jul-Jan） • Ps（Feb -1yr ）-- SST（Jul-Jan） • member (16) x NAO month (4) = 64 pairs

CIの概要 EOF Positive CI: NAO-(+) ⇒ El nino (La nina) Negative CI: NAO-(+) ⇒ La nina (El nino) 内積の積： +1yr 21/64=33% SVD CI >= 0.5 OBS: 0.62

SVD1スコアへの回帰場の重み付け R: SVD1スコア（Ps homogeneous）に対する回帰係数オーバーバー: アンサンブル平均 m: アンサンブルメンバー M: アンサンブル数 W: モデルの重み(=CI) σ: アンサンブル標準偏差 Barnett et al. (1989), Yasunari (1987)などで指摘されるユーラシア大陸の積雪との関係

Ensemble composite w/ weighting +12 mon +10 mon Regressed on SVD1 score = +0 mon -10 mon Shadings: < -2σ,< -1 σ, < 0, > 0, > +1 σ, > +2 σ Z500 T850

Cold advection Snow amount/meltingin the western Russia 積雪量 NAO +1mon NAO +2mon NAO +0mon 融雪量

東欧・ロシア西部の積雪とNAO-ENSOコネクション東欧・ロシア西部の積雪とNAO-ENSOコネクション融雪量 vs. CI 積雪量 vs. CI NAOと1ヵ月後の積雪量のCorr. NAOと1ヵ月後の融雪量のCorr. CI CI

Responses to the cooling anomaly Idealized GCM （NLBM) run Z500 V lon120 Z850 U EQ.

CMIP3および観測との比較（大気場） NAO +1mon(CMIP3 multi models) NAO +3mon(NCEP/NCAR) T1000 Z500 Ps Us:Vs

Summary • 現実（観測データ）との多少のズレを許容することで、多くのCMIP3モデルでNAO⇒ENSOの関係が再現できていることがわかった。 • 独自に開発した指標（CI）で物理プロセスの抽出および理想化されたGCMでの応答実験を行った結果、 - NAO（負/正）に関連した東欧西露地域の積雪偏差（多/少）に伴う大気応答が東南アジアの寒気の吹き出しを強（弱）め、　 - ENSO（El nino/La nina）のトリガーとなる西風バーストを強（弱）化する。　　　（※寒気の吹き出しと西風バーストの関係については、Nakamura et al., 2006 Yu et al., 2003などと整合的） - 約1年後にENSO （El nino/La nina）がピークとなり、　　（※ Seiki et al., 2011によれば観測：WWB→0-10mon→ElNino CMIP3 good models：generally less months than OBS） - WP（正/負）-likeなパターンを東アジアにもたらし日本が暖冬/寒冬となる。　 • これらの解析をすべて再解析データ（NCEP/NCAR、ERA interim）に適用した結果、同様の偏差が見られた。

A schematic diagram of a possible propagation process of the physical information NAO(-) Cold advection Cyclonic anom. snow(+) Anticyclonic anom. Transport of - cold and dry air - high vor. anom. High Ps Intensified WWB ENSO(+)

22/64=33% CI >= 0.5 NAO months

観測データへの適用 CI for obs. (NRA1_PS vs HadISST)

Overview of the regression fields 正の渦度輸送正の渦度供給 Bjerknes feedback

観測との比較（積雪） Snow amount (CMIP3 multi models) NAO +0mon NAO +1mon NAO +2mon Snow cover (NOAA) Snow depth (JRA25) NAO +3mon

CMIP3 マルチモデルアンサンブルで再現された NAO と ENSO/WP の関係性および、ユーラシア大陸の積雪偏差がモデルの再現性に与える影響