CMIP3マルチ気候モデルにおける アジアモンスーンの再現性比較

日本気象学会春季大会（2008年5月21日） 専門分科会
CMIP3マルチ気候モデルにおける大気海洋諸現象の再現性比較
CMIP3マルチ気候モデルにおける
アジアモンスーンの再現性比較
*井上知栄・植田宏昭
筑波大学大学院 生命環境科学研究科
はじめに
• WCRP-CMIP3マルチ気候モデルにおけるアジアモンスーンの現
在気候再現性評価に関して、降水量についてはKitoh and
Uchiyama (2006, JMSJ)の研究などがある
• 本研究では、夏季アジアモンスーン循環場に着目し、
(1)対流圏中上層の夏季気温南北逆転
(2)下層風循環場の空間分布
に関する現在気候再現性の比較を行う
• データ：CMIP3（24モデル）の20世紀再現ラン(20C3M)における
1980-99年の20年平均値(JJA)を使用、検証データは主にERA40（一部NCEP-NCAR, JRA-25およびCMAP降水量使用）
謝辞
本研究は、環境省の地球環境研究総合推進費（S-5-2）の支援により実施された
ものである。
(1)Meridional Thermal Gradient (MTG)の比較
• MTG (Kawamura 1998, JMSJ): チベット上空と北インド洋上空との
200-500 hPa のthicknessの差（□－□）、 南北気温逆転の程度
• 大陸上空の加熱中心・・・アジアモンスーン循環の駆動源
→夏季アジアモンスーン循環の強さを表す広域的指標
6-8月の200-500hPaの
thickness
MTGの値の比較（6～8月）
•24のモデルのうち6つは、対流圏中～上
層の気温南北逆転を再現できていない
モデル毎の200-500 hPa
Thickness分布
ERA40(70.4m)
橙：6600-6700m 赤：6700m•気温の逆転がみられないモデルでは、層厚の最大
域がチベット高原付近に現れていない
BCC(182.2m)
GISS-ER(167.6m)
GISS-EH(136.5m)
IPSL(90.7m)
GISS-AOM(46.3m)
IAP(-2.7m)
インド洋北部夏季(JJA) 850hPa東西風の比較
（5-20N,40-110E,Webster & Yang Index (1992)の領域）
U850(m/s) (1980-99, JJA; 5-20N, 40-110E)
12
10
8
6
4
0
A B C D E F G H
-2
•
I
J K L M N O P Q R T U V W X Y
MTGが負となるモデルはインドモンスーン西風が弱い
ERA
2
A:
B:
C:
D:
E:
F:
G:
H:
I:
J:
K:
L:
M:
N:
O:
P:
Q:
R:
S:
T:
U:
V:
W:
X:
Y:
bcc_cm1
bccr_bcm2_0
cccma_cgcm3_1
cccma_cgcm3_1_t63
cnrm_cm3
csiro_mk3_0
csiro_mk3_5
gfdl_cm2_0
gfdl_cm2_1
giss_aom
giss_model_e_h
giss_model_e_r
iap_fgoals1_0_g
ingv_echam4
inmcm3_0
ipsl_cm4
miroc3_2_hires
miroc3_2_medres
miub_echo_g
mpi_echam5
mri_cgcm2_3_2a
ncar_ccsm3_0
ncar_pcm1
ukmo_hadcm3
ukmo_hadgem1
(2)アジアモンスーン下層風の再現性比較
•アジアモンスーン地域における夏季降水量の再現性を評価した
Kitoh and Uchiyama (2006)の手法を参考に、同領域における
夏季アジアモンスーンの対流圏下層（850 hPa）の風の、空間分
布再現性に基づく指標を計算
•Taylor (2001, JGR)のスキルスコア
空間相関係数
観測vs各モデル
4(1 + R)
S=
1 2
4
) (1 + R0 )
(σˆ f +
σˆ f
4
標準偏差比（空間分布の振幅）
（モデル標準偏差／観測標準偏差）
同一モデル内
相関係数
夏季アジアモンスーン下層風の再現性スコア
• 対象領域：20S-50N, 40-160E（Kitoh and Uchiyama 2006と同じ）
• U850とV850の2変数のスコアの積を下層風の再現性指標とする
ERA-40 UV850 1980～99年 6～8月
夏季アジアモンスーン下層風の再現性スコア
A:
B:
C:
D:
E:
F:
G:
H:
I:
J:
K:
L:
M:
N:
O:
P:
Q:
R:
S:
T:
U:
V:
W:
X:
Y:
•
•
bcc_cm1
bccr_bcm2_0
cccma_cgcm3_1
cccma_cgcm3_1_t63
cnrm_cm3
csiro_mk3_0
csiro_mk3_5
gfdl_cm2_0
gfdl_cm2_1
giss_aom
giss_model_e_h
giss_model_e_r
iap_fgoals1_0_g
ingv_echam4
inmcm3_0
ipsl_cm4
miroc3_2_hires
miroc3_2_medres
miub_echo_g
mpi_echam5
mri_cgcm2_3_2a
ncar_ccsm3_0
ncar_pcm1
ukmo_hadcm3
ukmo_hadgem1
MTGが負となるモデルはインド洋北部の西風弱く再現され、低スコア
西部北太平洋モンスーン(WNPM)の西風が強すぎるモデルもスコア低い
（以下、下層モンスーン循環をほとんど再現していないモデルAを除いた図）
850hPa東西風の境界のモデル間比較(JJA)
•
•
•
インド付近における西風はほぼすべてのモデルで一致
西風領域の東端はモデル間の差が大きい
日本南海上の高気圧軸（南東風と南西風の境）は、ERA-40より北に位置する
モデルが多い
WNPM領域の下層西風の強さと
太平洋高気圧リッジ緯度の関係 (JJA)
R=0.703
40N
30N
20N
10N
130E
150E
• フィリピン海の下層西風が強いモデルほど、太平洋高気圧の張り
出し位置が北寄りとなる傾向
太平洋高気圧リッジ緯度の季節変化比較
• リッジの北上が早すぎるモデルが多い
850hPa風と降水量の再現性指標の対応関係
降水量 再現性スコア
• 同じ領域における降水
量の再現性スコア
（Kitoh and Uchiyama
2006）と下層風スコア
との対応関係：正相関
R=0.746
→下層風の空間分布再
現性の高いモデルは、
降水量の空間分布再
現性も高い傾向
850hPa風 再現性スコア
まとめと今後の方針
まとめ
(1)対流圏中上層の夏季気温南北逆転の再現性
• いくつかのモデルで逆転がみられず、これらのモデルではインド洋北
部の下層西風も観測より弱く再現
(2)下層風循環場の空間分布の再現性
• 夏季の下層モンスーン西風領域はモデルごとに大きな違い
• 西太平洋モンスーン西風が再解析より強いモデルは太平洋高気圧
が西へ張り出す緯度も北偏する傾向がある
今後の方針
•SSTとの対応関係の解析など、再現性の違いをもたらすメカニズムへ
のアプローチ
•これまでは夏季平均での比較のみ→西部北太平洋の対流ジャンプな
ど、夏季アジアモンスーンの段階的季節進行の比較解析を進める