熱帯海上における降水特性による降水・循環の将来変化パターンのマルチモデル間の違い

廣田渚郎、高薮縁(東大 AORI)2011/6/9

はじめに 1:

・ SST が高くても、大気中下層 (~600hPa) が乾燥していると　深い対流が抑制される。　 (Takayabu et al., 2010, JC)

↑ CMIP3 モデル、 - 熱帯降水分布再現性 - ダブル ITCZ　に重要。　 (Hirota et al., in press, JC)

・エントレインメント表現を　改良した MIROC5 では、　ダブル ITCZ が改善された。 (Chikira, 2010)

降水量　 ( 色 ), SST ( 線 ) [SON]

(Hirota, et al. in press)

再現性高

再現性低

TRMM

大気加熱 vs RH600 (Q1-QR; 色 ) ( 横軸 )

降水分布の再現性高も低も、　 RH600 > 50 % 深い　 RH600< 50% 浅い

dry←RH600[%]→humid

深い対流のRH600 依存性は、再現性高で再現性低より大きい。(Hirota et al. , in press, JC)

再現

性高

再現

性低

低-高

Q1-QR( 色 ) 、 PDF( 白線 ) 、降水強度 ( 青線 )

はじめに 2:

・ CMIP3 モデルによる将来気候実験では、　　 - 赤道付近中央 ~ 東太平洋で降水量増加　　 -Walker 循環の弱化　　 -Hadley 循環の弱化　が多くのモデルに共通して予測されている。　 (IPCC, 2007)

・変化の大きさなどに、　モデル間の大きなばらつき。　どのモデルの予測の　信頼性が高いか ? (Knutti, 2010)

(IPCC, 2007)

降水量変化

目的 :

・熱帯海上降水分布・循環場の将来変化の　マルチモデル間の違いを調べる。　　　　↑　 モデル間の対流特性の違いから理解できるか？

データ : 　 CMIP3　 MIROC5(AORI/NIES/RIGC)

　 TRMM (98-07) prcp., Q1, QR

　 Hadley Centre SST(HadISST)　 JRA25, ERA40 reanalyses

現在気候： 1981-2000 平均将来変化： [2081~2100]-[1981~2000]

熱帯海上で、　年平均値を解析する。

CMIP5 で使う新 Versionエントレインメント率が環境場の状態に依存する。　(Chikira and Sugiyama, 2010)

CMIP3

BCCR IAP

CCCMA* IPSL

CCCMA_t63* INGV_ECHAM4

CNRM INMCM3*

CSIRO_0 MIROC_H

CSIRO_5 MIROC_M

GFDL_0 MIUB*

GFDL_1 MPI_ECHAM5

GISS_AOM MRI*

GISS_E_R (*flux adjustment)

[ 現在気候 ] 熱帯海上 (30S-30N) 降水分布再現性

(Taylor, 2001)

Ref: TRMM Reanalyses MIROC5

LowScoreModelsHighScoreModels

CMIP3

Flux Adjustment

現在気候 vs 将来変化 : 熱帯海上 (30S-30N) の降水分布 パーフェクトモデルテスト分布の類似性は Taylor スキルスコアで評価

現在気候の類似性

将来

変化

の類

似性 有意

▲: LSM と LSM●: HSM と HSM○ ： MIROC5 と他モデル ・ 　 : その他

Abe et al. (2009)と整合的

相関

HSM vs LSM: Δ 降水量 (color) と Δω500(contour)

HSM

LSM

HSM

HSM vs LSM: 5S-5N の東西鉛直循環の変化 ( 色は ω500)

LSM

HSM vs LSM: Δ 降水量 (color) と Δω500(contour)

HSM

LSM

LSM － HSM( ハッチは有意性 )

赤道付近中央 ~ 東太平洋で、

1.05 = 0.94 + 0.11 + 0.00 0.67 = 0.54 + 0.12 + 0.00

[HSM][LSM]

HSM LSM

20 世紀　　　21 世紀

20 世紀　　　21 世紀

RH

600

のP

DF

dry←RH600[%]→humid dry←RH600[%]→humid

降水強度の RH 依存性が大きい

フィードバックが強い

Q1-QR( 色 ) 、 PDF( 白線 ) 、降水強度 ( 青線 )

Δ 降水量 ( 色 ) と Δω500( 線 )

東西鉛直循環の変化 ( 色はΔω)

MIROC5:

HSM と同様に・ Walker 循環弱化・赤道付近　中央 ~ 東太平洋　で降水量増加

特徴的なのは、赤道付近中央太平洋の降水量増加は500hPa 程度の深さの対流による。

まとめ :

　・熱帯海上降水分布について、　　現在気候が類似なモデルは、将来変化も類似してい

る。

　・現在気候再現性の高い HSM と低い LSM は、　　 Walker 循環が弱化し、赤道付近太平洋の降水量増加。

　・ただし、変化の大きさが HSM の方が大きい。

HSM の方が降水強度の RH 依存性が強いので、フィードバックが強い。

MIROC5:　 HSM と LSM と類似な将来変化。　ただし、赤道付近中央太平洋の降水量増加は、　 500hPa 程度の深さの対流による。