CMIP3/CMIP5 マルチ気候モデルにおけるオホーツク海高気圧の

再現性と（将来変化）

気象研究所気候研究部

遠藤洋和

2012.3.6 　第５回ヤマセ研究会＠東北大学

内容• CMIP5 マルチ気候モデ

ル• 現在気候の再現性• 将来変化• まとめ

目的CMIP3 および CMIP5 実験に参加した気候モデルのオホーツク海高気圧の再現性を調べ、ヤマセの再現性 / 将来変化を検討する際の基礎資料とする。将来変化の初期解析を行う。

CMIP5 マルチ気候モデル• CMIP5: 5th Phase of the Coupled Model Intercomparison Project

（第５期結合モデル相互比較実験）• CMIP5 の結果は IPCC 第５次報告書に使われる• CMIP5 は近未来予測実験（ 2030 年代まで）と長期予測実験

（ 2100 年までとそれ以降）からなり、それぞれ多数の実験から構成される。

解析対象• 20 世紀気候再現実験（ historical ）のうち 1980 ～ 2004 年• 将来気候シナリオ実験（ RCP4.5 ）のうち 2074 ～ 2098 年ＩＤ モデル 格子数（大気）

A bcc- csm1- 1 128x64B CNRM- CM5 256x128C CSIRO- Mk3- 6- 0 192x96D CanCM4 128x64E CanESM2 128x64F FGOALS- g2 128x60G FGOALS- s2 128x108H GFDL- CM3 144x90I GFDL- ESM2G 144x90J GFDL- ESM2M 144x90K GISS- E2- H 144x89L GISS- E2- R 144x90M HadCM3 96x73 ← 気象研 20km-AGCM

多くの大気モデルの水平解像度：　 200 ～ 300km

ＩＤ モデル 格子数（大気）N HadGEM2- CC 192x145O HadGEM2- ES 192x145P inmcm4 180x120Q IPSL- CM5A- LR 96x96R IPSL- CM5A- MR 144x143S MIROC- ESM 128x64T MIROC- ESM- CHEM 128x64U MIROC4h 640x320V MIROC5 256x128W MPI- ESM- LR 192x96X MRI- CGCM3 320x160Y NorESM1- M 144x96Z MRI- AGCM3.2S 1920x960

← 最高解像度 ～ 60km

← 気象研 ～ 120km

CMIP3 モデルの再現性

Endo (2012, 気象集誌 )

ID Model May J un J ul Aug MJ J A

1 CGCM3.1(T47) 2 3 5 4 142 CGCM3.1(T63) 2 0 1 0 33 CNRM- CM3 8 9 8 10 354 CSIRO- MK3.0 5 13 8 12 385 CSIRO- MK3.5 3 15 11 10 396 GFDL- CM2.0 6 10 7 4 277 GFDL- CM2.1 3 6 7 7 238 GISS- AOM 1 7 8 5 219 GISS- ER 11 20 4 4 3910 FGOALS- g1.0 3 4 18 11 3611 INM- CM3.0 4 11 3 5 2312 MIROC3.2(hires) 5 8 5 4 2213 MIROC3.2(medres) 6 8 2 0 1614 ECHAM5/ MPI- OM 6 7 4 2 1915 MRI- CGCM2.3.2 6 14 18 19 5716 INGV- ECHAM4 2 4 6 9 2117 IPSL- CM4 10 14 19 15 5818 ECHO- G 6 5 7 10 28

MME18 4.9 8.8 7.8 7.3 28.8MME9hi 5.9 12.0 10.0 9.6 37.4J RA- 25 7 16 12 8 43

Yamase frequency (per 20years)

海面気圧（気候値）

ヤマセ頻度• モデルの海面気圧は、オホーツク海

付近で低く、太平洋高気圧付近で高い。

• モデルのヤマセ頻度は、再解析値と比べて少ない

ヤマセ頻度：現在気候（ 1981 ～ 2000 年）の累年 10 日平均地上風において、 40 － 45N, 142.5 －155E 領域で北風～東風となった頻度。

黒色線：　 24 モデル平均緑色線：　再解析陰影：　モデルバイアスハッチ：　 80% 以上のモデル で一致した傾向

（気象庁 HP より）

気候値（７月）

2003 年 7 月

オホーツク海高気圧

気候平均場のオホーツク海高気圧は不明瞭

６月

７月

8183

93

89

98

9886

9388

03

現在気候（ 1980 ～ 2004 年）

インデックスの上位５事例

Okhotsk High index (Ogi et al., 2004)50-60N, 140-160E 平均海面気圧

気候値

海面気圧（ SLP ）　

CMIP5 モデルの再現性

オホーツク高発達時（各月の上位５事例を合成）

• 弱いオホーツク海高気圧• 強い太平洋高気圧• 不明瞭な梅雨前線帯の低圧域

黒色線：　 25 モデル平均緑色線：　再解析陰影：　モデルバイアスハッチ：　 80% 以上のモデル で一致した傾向

オホーツク高発達時の SLP （７月）

再解析

２５モデル平均

20kmAGCM

黒色線：　合成値陰影：　平年偏差

（上位５事例を合成）

Taylor Diagram による評価（７月）CMIP3 CMIP5

空間

相関

係数

空間標準偏差（再解析値で正規化）

× からの距離はunbiased RMSEに比例

オホーツク高が強い５事例のＳＬＰ合成値

再現スコア比較　 CMIP5 vs. CMIP3

横軸：　モデル（スコアの高い順）縦軸：　スコア（６月と７月の平均値）

CMIP5 モデルは CMIP3 に比べ、上位グループのスコアが大きい一方、下位グループのスコアが小さい。　

→ モデル間のスキル差が大きくなった

R: 空間相関係数σf : 空間標準偏差　　（再解析値に対する比）R0 = 1

SSTT925+UV925

オホーツク高発達時のアノマリー（６月）

• オホーツク海高気圧が北に偏って発達する。• オホーツク海高気圧発達に伴う寒気の南下、日本東海上の海面水温低下

は、観測に比べて弱い。

ＳＬＰ

再解析

25 モデル平均

モデルバイアス

上図と中図の陰影とベクトルは平年偏差

ハッチは 80% 以上のモデルで一致した傾向

オホーツク高発達時のアノマリー（７月）SSTT925+UV925ＳＬＰ

再解析

25 モデル平均

モデルバイアス

上図と中図の陰影とベクトルは平年偏差

ハッチは 80% 以上のモデルで一致した傾向

• オホーツク海高気圧は、北に偏って発達する。• オホーツク海高気圧発達に伴う寒気の南下、日本東海上の海面水温低下

は、観測に比べて弱い。　　　←　いずれも６月と同様の傾向

オホーツク高発達時のアノマリー（ T925, ７月）

再解析

２５モデル平均

20kmAGCM

黒色線：　合成値陰影：　平年偏差　　　　のバイアス

５月

６月

７月

８月

-15

-10

-5

0

5

10

15

1 2 ③ ④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 10 11 12 13 14 ⑮ 16 ⑰ 18

Cha

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(/20

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rs) MAY

J UNJ ULAUGMJ J A

CMIP3 モデルの将来変化

Endo (2012, 気象集誌 )

ＳＬＰヤマセ頻度

• SLP は、５月にオホーツク海で低下、８月に中緯度太平洋で低下（太平洋高が弱化）する傾向。

• ６月と７月の日本付近の SLP は、モデル間で一致した変化はない。

• ヤマセ頻度は、 5 月に減少、 8 月に増加するモデルが多い。

横軸：　モデルＩＤ

等値線：　 24 モデル平均陰影：　正の将来変化を示すモデル数

CMIP5 モデルの将来変化

• SLP は、５月にオホーツク海で低下、８月に中緯度太平洋で低下（太平洋高が弱化）する傾向。 　 ← CMIP3 と同様

• SLP は、６月と７月に日本付近やオホーツク海で低下する傾向。 ← CMIP3 と異なる

等値線：　 20 モデル平均陰影：　正の将来変化を示すモデル数

５月

６月

７月

８月

ＳＬＰ

まとめ1. CMIP5 モデルの日本周辺の気候平均海面気圧

は、 CMIP3 モデルと同様のバイアス（オホーツク海で低く、太平洋で高い）をもつ。

2. CMIP5 モデルのオホーツク海高気圧は、観測に比べて弱く、北に偏って発達する。これに伴い、オホーツク海高気圧発達に伴う寒気の南下や日本東海上の海面水温低下は、観測に比べて弱い。

3. 将来気候における、５月のオホーツク海の気圧低下、８月の太平洋高気圧弱化は、 CMIP5 モデルと CMIP3モデルで共通した特徴。