北極海の海氷変動と大気循環場の関係本田明治...

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本田明治 ( 海洋研究開発機構地球環境フロンティア研究センター) 平成20年度異常気象分析検討会 平成21223北極海の海氷変動と大気循環場の関係 -夏季北極海の海氷減少と冬季ユーラシアの低温-

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本田明治

( 海洋研究開発機構地球環境フロンティア研究センター)

平成20年度異常気象分析検討会平成21年2月23日

北極海の海氷変動と大気循環場の関係

-夏季北極海の海氷減少と冬季ユーラシアの低温-

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2005/06年冬の

寒冬・豪雪

2005年12月

地上気温の平年差(℃)

2006年1月

ロシアは30年振りの寒い1月

日本は50年振りの寒い12月

2005年9月 ユーラシア

北欧

グリーンランド

海氷密接度平年差 (%)

Photo by Y. KamimuraPhoto by Y. Takeuchi

北極海北極海

2005年11月~2006年1月の地上気温平年差(気象庁)

北米

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2007.12.31

バレンツ海

2005年12月 日本

地上気温平年偏差 (℃)色等値線:海面気圧偏差(hPa)

9月の北極海の海氷分布NCEP

NCEP

2008年1-2月中国

東アジアの寒冬・大雪?夏季北極海の海氷減少

シベリア高気圧発達

低温

高温

シベリア高気圧発達

低温

高温

1979-2000平均

9月のシベリア沿岸の海氷面積 (SCI: km2)

近年シベリア沿岸での減少が目立つ

カラ海

ラプテフ海

東シベリア海

2007

2005

ベーリング海峡

グリーンランド

北米

ユーラシア

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冬平均 T1000, SLP, Z250と9月SCI (トレンド除去)の線形回帰(符号反転, 2σ)

シベリア高気圧発達

低温定常ロスビー波

05/06

低温

07/08

低温

北米

ユーラシア

北太平洋

北大西洋

冬季(12月~2月)平均地上気温偏差

9月SCI

北米

ユーラシア

北太平洋

北大西洋

高温 高温

高温

両冬平均場共通の特徴→ユーラシアの帯状低温→北極海の高温

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日本

欧州

太平洋

北極

ユーラシアT1000 T1000

SLP SLP

12月

12月

2月

2月

NCEP

NCEP

NCEP

NCEP

12月と2月の T1000, SLPと9月SCI (トレンド除去)の線形回帰(符号反転, 2σ)

9月SCI

シベリア高気圧発達

北大西洋振動?

低温 低温

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少氷-多氷

多氷(10月)

少氷(10月)

解析・「少氷ラン」 と 「多氷ラン」のアンサンブ

ル平均の差(少氷-多氷、定常場)・メンバー6-16, 27-43の28例

実験・同じ大気の初期条件(9月1日)より「多氷」、「少氷」それぞれ3月1日まで

計算・初期値はControl runの6年目~55年目、50例ずつ計算

海氷の設定(境界条件)・ 密接度で設定→氷厚に変換・ 9,10,11,12月のシベリア沿岸に少氷と多氷を設定(図は10月)(11,12月の差はほとんどない)

・ 他海域の海氷分布は気候値・ 海面水面はすべて気候値

大気大循環モデル(AGCM):AFES2.5 T42L20(分解能約2.8度, 最上層8hPa)

北極域(シベリア沿岸)海氷大気応答感度実験

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海氷応答実験結果:地上気温応答差 (少氷-多氷)

極東を中心に低温

観測(NCEP): 9月SCIとの線形回帰

欧州~東アジアの帯状低温

T(2m)

T1000 T1000

T(2m)

NCEP NCEP

AGCM AGCM

12月 2月

日本

12月 2月

9月SCI)

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11月

初冬の大気応答メカニズム(定常ロスビー波)海氷応答実験(少氷-多氷) (11月)

Z250(m) SLP(hPa)日本

11月

バレンツ海

HL L

H L

高度差の波列に沿った鉛直断面(m)

80N 70N 60N 50N

熱源冷源

海面の乱流熱フラックス(顕熱+潜熱)の差(上向き正:W/m2)

700 hPa 上向き波活動度フラックス(等値線:10-1m2/s2)矢印:波の活動度フラックス (WAF: m2s-2 )

矢印:波の活動度フラックス (WAF: m2s-2 )

バレンツ海

加熱偏差のピークは晩秋に現れる!

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海氷応答実験 鉛直断面図 (少氷-多氷、11月)高度 (m) 波活動度フラックス (m2s-2 ) 気温 (K) 鉛直風 (m/s)

相対渦度 (10-5 s-1 ) 西風(m/s) 発散 (10-6 s-1 ) 鉛直風 (10-1 m/s)バレンツ海

80N 70N 60N 50N

HL HL

D C

DC

L

H L

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地上気温 (K)

WC

Honda et al. (1999)

オホーツク海の海氷大気応答感度実験(参考)

500hPa高度 (m)

H

HL

海面気圧 (hPa)

HLH

多氷-少氷(1-2月平均)

高度 鉛直東西断面 (m)

オホーツク海

H L

HHL

定常ロスビー波

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11月 12月

Z250 (m)

VV250 (m2s-2)

海面気圧 (hPa) 地上気温 (K)潜熱 (W/m2)

積雪量 (10-3kg/m2)

日本

初冬の大気応答メカニズム(極東の低温域形成)海氷応答実験(少氷-多氷) (左:11月、右:12月)

Z250 (m)

VV250 (m2s-2)(ストームトラック)

シベリア高気圧発達

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高気圧偏差

低気圧偏差

高気圧偏差

低気圧偏差

低温偏差

高温偏差

波列 寒気移流 上向き熱フラックス

北極海の海氷減少がもたらす初冬のユーラシアの低温(11月~12月)

夏~秋の海氷減少

シベリア高気圧発達寒気移流

低温

大気加熱

初冬の高温(バレンツ海)

定常ロスビー波

(上空) (地上)

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2月

晩冬の大気応答過程(ストームトラック?)

(11月~1月)

2月

2月 2月

日本

海氷応答実験(少氷-多氷) (2月)

欧州~東アジアの帯状低温

積雪量 (10-3kg/m2)

Z250 (m)

VV250 (m2s-2) T(2m)

SLP(hPa)

応答の時間差についてはまだ説明できない→積雪の影響?→成層圏の影響?

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地上気温平年差(気象庁)2008.11~2009.1

2007.9.14 2008.9.14

2007

2008

2005

2008/092008/09年の日本の冬は?年の日本の冬は?

2005.9.14

地上気温平年差(気象庁)(左)2005.11~2006.1 (右) 2007年12月~2008年2月

9月14日の海氷域分布図と各年の時系列(IARC-JAXA)

2008年は2007年に次ぐ少なさ。特にアラスカ沖の海氷が少ない。

日本では初冬は北暖西冷傾向。寒暖差大きい。

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海氷による大気応答?(2009年1月第5半旬)

日本

バレンツ海

日本

バレンツ海

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夏の異常気象も北極から?

2008年夏の異常気象分析検討会での検討結果より(気象庁)

2008年5月~9月の地上気温平年差(気象庁)

2008.8.26

8月26日の海氷域分布図(IARC-JAXA)

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夏の模式図

北極域の変動が引き起こす異常気象(予想されるメカニズム)

冬の模式図

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北極の変化は日本やアジアの気候に影響する

北極域は意外と近い

シベリアは西側(風上側)に位置する

9月の北極海の海氷分布

2007

2005

1979-2000平均

北極海

日本

4000キロ

5000キロ

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将来、夏の北極海の海氷が消失すると…~ますます日本の冬が寒くなる、とは限らない

陸面、海洋の状況も変わってくる

→平均の大気循環場も現在とは異なってくるだろう

~気候の状態(基本場)が変わってくる

北極海の変化のみが日本の気候を決めているわけではない。

→やはり熱帯の影響が大きい(ENSO, IOD, MJOなど)

→異常気象の要因は通常複数ある

ただし北極の影響は今後無視できないだろう

終わりに

関連文献本田明治, 猪上 淳, 山根省三, 2008: 夏季から秋季の北極域海氷面積変動が冬季ユーラシアの天候に及ぼす影響. 平成19年度「異常気象と長期変動」研究集会報告, 148-151.本田明治, 猪上 淳, 山根省三, 2009: 北極海海氷変動に対する大気応答の力学・熱力学過程. 平成20年度「異常気象と長期変動」研究集会報告, 印刷中.Honda, M., J. Inoue and S. Yamane, 2008: Influence of summertime Arctic sea-ice reduction on wintertime Eurasian coldness. Geophys. Res. Lett., 改訂中