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東アジア三極気候偏差パターンとは？

東アジア三極気候偏差パターンとは？. 東大気候システム 廣田渚郎、高橋正明 2009/7/27. 夏季 (6, 7, 8 月 ; JJA) 東アジアの 27 年平均気候場. 上層の水平風 ( 矢印 ; 300hPa; m/s) 、 気温傾度 ( 青線 ; 300-1000hPa; K/10 3 km) 渦位傾度　　　 ( 色 ; 300hPa; 10 -11 /ms). 降水量 ( 青色 ; mm/day) Z500 の帯状平均からのずれ ( 赤線 ; m) 水蒸気フラックス ( 矢印 ; kg/ms). 太平洋高気圧、モンスーン、

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東アジア三極気候偏差パターンとは？

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Presentation Transcript

  1. 東アジア三極気候偏差パターンとは？ 東大気候システム 廣田渚郎、高橋正明 2009/7/27

  2. 夏季(6, 7, 8月; JJA)東アジアの27年平均気候場 上層の水平風(矢印; 300hPa; m/s)、 気温傾度(青線; 300-1000hPa; K/103km) 渦位傾度　　　(色; 300hPa; 10-11/ms) 降水量(青色; mm/day) Z500の帯状平均からのずれ(赤線; m) 水蒸気フラックス(矢印; kg/ms) 太平洋高気圧、モンスーン、 東シベリアの高気圧、ダブルジェット

  3. 気候の年々変動 (例)ENSOと関係する年々変動 　　変動の空間構造 → 偏差場 JJA(0)のフィリピンの循環偏差と DJF(-1)のNino3.4の相関は-0.45 フィリピン付近の循環場でコンポジット, Z500 (Wang et al., 2001) フィリピン、中国・日本、東シベリアの偏差が南北に3つ並ぶ

  4. 気候偏差の例 何をしても3極構造？なぜ？ 気候変動 　 大気に対する外部要因(SST, CO2など) 大気の内部プロセス→内部モード? (ロスビー波, エネルギー変換, 降水プロセスなど) 1958~2002年3-5月インド洋SSTの年々変動 とJJA850hPa流線関数の回帰係数(遠藤, 2005) 気候モデルのCO2倍増に対する応答 降水とZ500と850hPaの水平風(Kimoto, 2005) 梅雨の明瞭・不明瞭でコンポジットをとった 1958~2002年6/11~7/20日のZ850(田上・新野, 2005) 1979~1998年JJA Z500の年々変動 EOF1(Arai and Kimoto, 2007)

  5. 低中緯度の偏差の解釈: PJパターン ○西部北太平洋で対流が活発な時、日本が高気圧的。 　　更にその北東に波列が並ぶ。 ○熱帯で励起されたロスビー波として解釈。 (Nitta, 1987; Kurihara and Tsuyuki, 1989など) 高緯度は違う? 3極はPJだけでは 説明できない? 湿潤プロセス? (Kosaka and Nakamura, 2008) 低・中緯度は類似 順圧エネルギー変換 (Yasutomi, 2003; Kosaka, 2006) 内部モード? (Kosaka, 2006) PJパターンの模式図 (Nitta, 1987)

  6. 東シベリアの高気圧偏差に関する研究: ○北東風偏差(やませ)が北日本に冷夏をもたらす。 (Ninomiya and Mizuno, 1985;Nakamura and Fukamachi, 2004など) ○北から南への影響? (Tachibana et al. 2004) エネルギー変換 (Sato and Takahashi, 2007) 非線形プロセス (Arai and Kimoto, 2007) PJとは違う? Z500偏差[m] 1958~1998年7月の年々変動 (Tachibana et al., 2004) 内部モード? (Sato and Takahashi, 2007)

  7. 目的： (1) 3極気候偏差パターンとは？ PJパターン、東シベリアの高気圧との関係？ (2) 3極構造は何が決める？ 内部力学？東アジアの気候場の特徴？ 手法： 　データ解析(JRA再解析、CMAP、1979-2005年) 　数値実験(湿潤プロセスを含む線形プリミティブモデル←自作)

  8. §1. 3極構造を持つ変動パターンの抽出 アジア域、1979~2005年JJA平均の降水量とZ500のSVD第1モード SVD1のスコア時系列 SVD1の説明する割合は59% (SVD2は12%で、 　統計的に分離できている; North et al. 1982) 3極偏差パターンは 主要な変動パターン 1標準偏差 相関: ENSOは-0.51、インド洋は-0.66 回帰係数(×1標準偏差) Z500[m] 降水量[mm/day] 黒枠平均の降水量の 年々変動と相関0.771 灰色の線は95%の有意水準

  9. §2. 3極偏差パターンに関わる内部プロセス(の一部)§2. 3極偏差パターンに関わる内部プロセス(の一部) (再掲)下層の気候場 (再掲)上層の気候場 気候場から偏差場への 　エネルギー変換項とWAF(1000-300hPa) (Yasutomi, 2003など) + ...

  10. §3.一様強制実験: 内部モード? (内部プロセスと関係して3極構造が頻繁に現れる?) 実験手順 (1)北半球一様の206点の外部強制に対する湿潤の線形応答を求める。 (2)SVD解析を用いて主要な応答パターン求める。 →内部プロセスによって決まる応答パターンを求める。 [10-8kg/(kg･s)] [K/day] [10-10/s2] 強制は北半球一様に分布 熱 水蒸気 渦度強制 (cf. Jin and Hoskins, 1995; Yasutomi 2003)

  11. …(206 個の応答)

  12. (再掲)観測の3極構造 得られた現れ易いパターン(SVD1; 説明割合52%)→3極構造 Z500 SVDのスコア [標準偏差を1として] [m] →いろいろな地域の強制に対し、 　東アジア域において同じ内部プロセスが働くため、 　頻繁に3極気候偏差パターンが現れる と考えられる。

  13. まとめ • (1) 3極気候偏差パターン • は東アジア域の • 主要な変動パターン • (2) 東アジアの気候場で • 　　働く内部プロセスが • 3極構造を決める • 北や南の • エネルギー変換 • (b) 湿潤プロセス • (c) ロスビー波 　　　→　南北の広い地域へ影響 • →東アジア域の内部モードと解釈できる。 偏差の強化、維持

  14. 基本場からエネルギー変換： 気候場と特徴と関係する特定の位置 で偏差場がエネルギーを受け取る 120-150°E平均 1000-300hPa平均 (Sato and Takahashi, 2007) [10-6m2/s３] 矢印： (Yasutomi, 2003など)

  15. 乾燥の現れ易い応答(説明する割合は23%; 第2モードは14%) [標準偏差] [m] Z500と300hPaのWAF SVDのスコア [10-6m2/s３] 乾燥では3つの偏差の位置などが変わる。 ↓ 湿潤と乾燥の違いは3.2節で詳しく述べる。 (一様強制実験で定義した偏差場は、 　各点の重みが異なるので比較が難しい。)

  16. などで、線形化した渦度方程式は、 等値線の様な、楕円形・傾いた渦度は、 非線形渦度フラックスの収束(非線形渦度強制)を伴う。 東西平均 矢印：水平風 等値線：渦度 黒線：渦度 色：非線形渦度強制 赤線：非線形渦度強制

  17. 再解析データから見積もった 3極構造に伴う 非線形渦度強制 線形モデルで計算した 非線形強制に対する Z500応答

  18. 1998/8/6の事例 渦度と非線形渦度強制 JJA季節平均のZ500偏差 正の3極偏差パターン

  19. パターンが正と負の 5年間のコンポジット (30日移動平均で平滑化) 黒は1979-2005年平均気候値 パターンが正: 1980, 1983, 1987, 1993, 1998 負: 1984, 1985, 1986, 1990, 2001

  20. 黒枠850hPaの 渦度の年々変動 で定義した偏差

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