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歴史的海上気象資料「神戸コレクション」の デジタル化の完成
報 道 発 表 資 料 平成 15 年 2 月 21 日 （財）日本気象協会 気 象 庁 歴史的海上気象資料「神戸コレクション」の デジタル化の完成について １．はじめに 船舶による気温、海面水温、気圧、風などの海上気象観測は 100 年以上も前から行 われており、その記録は地球温暖化をはじめとする気候変動の状況を把握するために 不可欠なデータとなっています。 神戸海洋気象台では、1890 年（明治 23 年）以降の商船、漁船、観測船による海上 気象の観測表を収集･保管してきました。これらは、気候変動や海洋の研究者の間で、 貴重な歴史的海上気象資料として「神戸コレクション」と呼ばれ注目されてきました。 ２． 「神戸コレクション」データのデジタル化事業（資料１） 地球温暖化問題への社会的関心の高まりなどを背景として、 「神戸コレクション」の データをコンピュータで容易に処理できるようデジタル化し、気候変動等の調査・研 究を実施・推進する事業が、日本財団助成の公益事業として、 （財）日本気象協会によ り気象庁の支援のもと、平成７年度に開始されました。本事業の実施にあたり、山元 龍三郎京都大学名誉教授を委員長とする専門家による委員会（略称：「神戸コレクショ ン調査研究委員会」 ）を設置し事業を推進してきました。本日、最後の委員会を開催し、 ８年間にわたる事業を完了する運びとなりました。 ３． 「神戸コレクション」により解明できたこと （１）気候ジャンプとレジーム・シフト まれに、気温や海面水温などの気候要素は、急激に階段的に変化することがあり、 これを「気候ジャンプ」と呼んでいます。大気と海洋の変動は密接に関連しており、 東京における冬の日最高気温でもみられる 1940 年代の気候ジャンプが、海洋にお いても北太平洋で広範に見出されました。 （資料２） 「気候ジャンプ」は、大気や海洋における大循環の状態の階段的ずれである気候 の｢レジームシフト｣に伴うものであり、このシフトは海面水温で見ると 20 世紀にお いて 6 回にわたり発現していることが確認されました。 （資料３） （２）地球規模及びエルニーニョ監視海域での海面水温変動（資料４） 1900 年以降、最近までの地球規模の海面水温推移を、誤差の見積もりを付して算 定し、20 世紀の 100 年間に地球全体で 0.5℃ 程度の海面水温の上昇トレンドを確 認しました。 また、20 世紀前半にもエルニーニョ現象の発現と考えられる海面水温の上昇が、 東部太平洋熱帯域で 3 年∼5 年程度の間隔で繰り返し発生していることを確認しま した。 ４．今後の発展 このデジタル化した「神戸コレクション」のデータは、世界で共有できる貴重な知 的資産となるものです。今後、これらのデータを利活用して、学会等での活動も含め た研究を推進することにより、地球温暖化問題において重要な大気と海洋の密接な関 連の解明など、気候変動研究の大きな成果が期待されます。 1 報 道 参 考 資 料 平成 15 年 2 月 21 日 （財）日本気象協会 気 象 庁 歴史的海上気象資料「神戸コレクション」の デジタル化の完成について １．はじめに （１）歴史的海上気象資料とは 海洋は地球表面の約 70%を占め，気候の形成や変動において重要な役割を果たしています。船 舶による気温，海面水温，気圧，風など海上気象観測のデータは 100 年以上前からの記録が保存 されており、気候変動や地球温暖化の状況を評価するためには，不可欠なデータとなっています。 地球温暖化問題を検討している 「気候変動に関する政府間パネル（IPCC） 」は、地球規模の気候 変動の実態を正確に把握し、今後の予測を精度良く行うためには、長期間にわたる信頼できる観測 データを整備し利用することが必要であると指摘しています。 このためには、できるだけ長期間で多くの過去の海上気象観測記録（歴史的海上気象資料）を掘 り起こし，コンピュータで容易に処理できる形にすること（デジタル化）が必要で、気候変動など の研究を進める上で非常に大切な作業となります。 （２）神戸コレクション 神戸海洋気象台では， 1890 年（明治 23 年）以降の日本近海や外洋を航行する商船，漁船，観 測船による観測表を収集･保管してきました。その数は 1890 年から 1960 年までで約 680 万通（１ 回の海上気象観測で得られた一連のデータを１通と数えます。 ）にのぼります。加えて，1903 年か ら 1944 年までの旧日本海軍による数百万通のデータも同気象台で保管してきました。これらのデ ータは，世界の気候学や海洋学関係者の間で「神戸コレクション」と呼ばれ，とくに第一次世界大 戦の頃など、世界的にデータの少ない時代の貴重な観測資料を含むデータセットとして知られてき ました。 ２．神戸コレクションデータのデジタル化事業（資料１） 1961 年（昭和 36 年）に、神戸コレクションの 1933 年（昭和 8 年）以降の観測データ約 270 万通が、気象庁と米国海洋大気庁 (NOAA) の共同事業によってデジタル化されました。デジタル 化されたデータは世界的に広く利用されている海上気象観測のデータセットである「統合海洋気象 データセット (略称、COADS ： NOAA と米国大気研究センター(NCAR) で作成) 」にも収録さ れ、様々な研究・解析に活用されてきました。一方、1933 年以前のデータについては、マイクロ フィルムにとられ気象庁で保管されてきました。 地球温暖化問題の社会的関心の高まりなどを背景として、 （財）日本気象協会は平成７年度に、 日本財団の助成による公益事業として気象庁の支援のもと、 1932 年（昭和 7 年）以前のデータの デジタル化及びデジタル化されたデ−タによる気候変動に関わる調査・研究を開始しました。また、 事業の強力な推進のため、山元龍三郎 京都大学名誉教授を委員長とする専門家による委員会 （略 称： 「神戸コレクション調査研究委員会」 ）が設置されました。 この事業は、その重要性が認められ、8 年間にわたりデジタル化及び調査・研究が推進されてき ました。概ね全ての神戸コレクションデータ 310 万通余のデジタル化を終え、本日、最後の委員会 を開催し、この事業を完了する運びとなりました。 この間、国際ワークショップ、講演会、学会、あるいは関係誌面上で、神戸コレクションのデ ジタル化の進捗状況、その地理的・時間的分布の特徴、デジタル化の方法及びデ−タの活用による 2 調査・研究報告などについて公表してきました。 ３．神戸コレクションにより解明できたこと 日本財団の支援を受けたこのプロジェクトにおいて、神戸コレクションなどの歴史的海上気象資 料のデジタル･データセットの整備に歩調をあわせ、関連研究・調査が進められ、観測データの品 質管理手法の開発、海上風や大気−海洋相互作用、台風・干ばつ・冷害等の発生と海洋気象との関 係、海洋気候の実態と長期変動の解明などの調査が実施されてきました。 ここでは、総花的な紹介を避けて、海洋気候の実態と長期変動の解明の中から、 「気候ジャンプ とレジーム・シフト」及び「地球規模及びエルニーニョ監視海域での海面水温変動」について要点 を紹介します。 （１）気候ジャンプとレジーム ・シフト ア 気候ジャンプの検出（資料２） 気温などの気候要素は、変動しても、ある一定水準(20 ∼30 年平均値）の周りに限られている ことが多いのですが、時に急激に階段的に変化する場合があり、｢気候ジャンプ｣と呼ばれています。 東京における冬の日最高気温は、1940 年代を境にして、統計的に明らかに平均水準が約１℃上 昇していて、気候ジャンプの発現が認められます。（山元委員長 （京都大学名誉教授）の解析） 気候システムの変動過程は、本質的に非線型的ですので、階段的に変化することもありうること が知られていますが、どのような場合に、何時、どこで、どの気候要素が、どのような形で、どの 程度のジャンプとして、発現するのかまだ解明されておりません。そのために、このプロジェクト でも、歴史的海上気象資料のデータセットを活用して研究が進められてきました。 過去 100 年間の世界の海面水温 の変動状況を、岡田委員ら（日本気象協会）が神戸コレクショ ンなどを利用し世界各海域について調べた結果、1940 年代には北太平洋にも広範に気候ジャンプ が検出されました。北太平洋以外の海域では、他の時期に気候ジャンプの発現が認められます。 イ 気候のレジーム・シフトの検出（資料３） 気候ジャンプは、特定の観測点や海域に局限した現象ではなく、地理的範囲のかなり広い（南北・ 東西数 1000km) 現象であることが、歴史的海上気象資料のデータセットの全球的解析により明か となりました。気候ジャンプは、大気や海洋における大循環の状態の階段的ずれである気候の｢レ ジームシフト｣に伴うものです。 花輪委員ら（東北大学）は、神戸コレクションなどを活用して、レジームシフトに関する研究成 果をあげてきました。このような気候のレジーム・シフトは、20 世紀において６回の発現が確認 されました。 気候ジャンプは平均的天候水準の急変ですから、暖冬・冷夏・干ばつなどを引き起こす異常気象 の発現が頻繁になったり、または逆にほとんど発現しなくなったりします。このため、気候ジャン プの予測は社会的にも極めて重要です。しかし、その予測可能性の前提である気候のレジーム・シ フトの実態・特性の把握が未だ充分ではありませんので、上記の研究成果を基として、今後の一層 の研究が待たれるのです。 （２）地球規模及びエルニーニョ監視海域での海面水温変動 （資料４） 地球温暖化の実態把握は、地球温暖化防止の国際協力推進のためにも重要な課題ですが、神戸コ レクションなどの歴史的海上気象観測データを用いて地球温暖化を確認するためには、これらのデ ータを用いた解析に含まれる誤差の量的把握が不可欠となります。 3 解析誤差を確認する作業は、多大の手数を要する作業あり、国際的にも僅かな例外を除いて、今 までほとんど実施されてきませんでした。今回、気象庁のグループは、神戸コレクションなどを活 用して、1900 年以降最近までの全球的海面水温の推移を、誤差の見積もりを付して算定しました。 それによれば、20 世紀の 100 年間に 0.5℃ 程度の全球的海面水温の上昇トレンドがはっきりと現 われています。この成果は、温暖化の実態把握の分野では、高く評価されるものです。 また、このデータを用いて、 東部太平洋赤道域に設定されたエルニーニョ監視海域での海面水温 の変動が 1900 年まで遡って解析されました。その結果、20 世紀前半にもエルニーニョ現象の発 現と考えられる海面水温の上昇が、東部太平洋熱帯域で 3 年∼5 年程度の間隔で繰り返し発生して いることを確認しました。 ４．今後の研究の発展 このデジタル化した 「神戸コレクション」のデータは、世界で共有できる貴重な知的資産となる ものです。世界には、気象や海洋に関する貴重なデータが未だ利用されないまま保管されているも のも多く、 「世界気象機関（WMO） 」や「ユネスコ政府間海洋学委員会 （IOC） 」では、それらの掘 り起こしとデジタル化を呼びかけています。神戸コレクションのデジタル化事業は、そのための貴 重な経験として役立つものと期待されます。 歴史的海上気象観測データの正しい値からの偏りは、今までも補正の努力がされてきましたが、 さらに種々のデータと対比するなどにより、より一層の補正の適正化が望まれます。今後、さらに このデータの利活用を推進することにより、長期的な海洋と気候の詳細な状況が明らかになり、大 気と海洋の密接な関連の解明など、気候変動や地球温暖化の問題への取組みで課題とされた事項に 大きな貢献を果たすと考えられます。 なお、神戸コレクションのデータを広く公開し成果創出の推進を図るため、 2003年度日本気象学 会春季大会（平成15年5月21日∼24日、つくば市）において専門分科会を開催し、神戸コレクショ ンを活用した成果の発表と今後の研究の展望についての議論を行うことを計画しています。 本事業による成果（デジタルデータ及び調査報告）は、取りまとめの後、助 成をしていただいた 日本財団のホームページ及び CD-ROM で公表される予定です。 4 資料1 神戸コレクションのデータ数と地理的分布 700,000 太平洋 1995-2002年にデジタル化した神戸コレクション 600,000 1960/61年にデジタル化した神戸コレクション COADS（R1b)（神戸コレクションを除く） データ通数/年 500,000 400,000 300,000 200,000 100,000 0 1880 1890 1900 1910 1920 1930 1940 1950 1960 図１ 神戸コレクション及び統合海洋気象データセット（ ＣＯＡＤＳ） の太平洋での年 毎の観測データ数。世界的にデータの少ない第一次大戦から第二次大戦にかけて は、神戸コレクションが、太平洋海域のデータ全体の半分以上を占め、貴重なデータ であることがわかります。 1 図 ２ 1995-2002年にデジタル化した神戸コレクションに含まれる海上気象観測の 地理的な分布状況（緯経度 ２×２度桝目に含まれる全データ数）。日本近海、日本 と北米西岸を結ぶ北太平洋航路・ 北米ハワイ航路はもちろんのこと、東シナ海・南 シナ海・ マラッカ海峡を経由しインド洋・ 紅海に至る東南アジア航路にもデータが多く、 また、貴重な南半球のデータも含まれていることがわかります。 気候ジャンプの検出 資料２ 気温などの気候要素は、変動しても、ある一定水準(20 ∼30年平均値）の周りに 限られていることが多いのですが、時に急激に階段的に変化する場合があり、気 候ジャンプと呼ばれています。 東京における冬の日最高気温は、1940年代を境にして、統計的に明らかに平均 水準が約１℃上昇していて、気候ジャンプの発現が認められます。 気候システムの変動過程は、本質的に非線型的ですので、階段的に変化するこ ともありうることが知られていますが、どのような場合に、何時、どこで、どの気候 要素が、どのような形で、どの程度のジャンプとして、発現するのかまだ解明され ておりません。そのために、このプロジェクトでも、歴史的海上気象データを活用し て研究が進められてきました。 ℃ 25年移動平均値とその信頼区間(95%) 12 11 気 10 温 9 8 年 7 1900 1920 1940 1960 1980 2000年 資料提供：山元龍三郎 図 １ 東京の冬の日最高気温（3ヵ月平均） の１００年間の変動 （京都大学名誉教授） 過去100 年間の世界の海面水温の変動状況を、日本気象協会が神戸コレク ションなどを利用し世界各海域について調べた結果、1940年代には北太平洋 にも、赤字で示した広い範囲に気候ジャンプが見出されました。 1940 年 代 に 水 温 のシフトアップがあっ た 。1 9 7 0 年 代 後 半から 1980 年 代 前半はやや低下傾 向 。 20 世 紀 前 半 は 現在より約 1℃ 低 か っ た 。1 9 3 0 年 代 か ら 1950 年代にかけて水 温上昇する。 穏やかな水温上 昇傾向。中高緯 度 と 異 な り 、 1940 年 代 に 水 温低下が見られ る。 図２ 1940 年 代 に 水 温 の シフトアップがあり、 1950 年 代 後 半 か ら 1980 年 代 ま で 水 温 の低下傾向。 20 世 紀 前 半 は 現 在 より約 0 . 5 ℃ ∼ 1 ℃ 低 温 で あ っ た 。1 9 4 0 年前後に水温がシフ トアップした。 ENSO 周期（３∼５ 年程度）の水温変動 が卓越する。 1910 年 代 に 水温低下し、 その後、約 20 年周期の変動 が見られる。 水 温 上 昇 傾 向のトレンド の 中 に 約 10~20 年 周 期 の 変 動 が 見られる。 ENSO 周 期 が 卓越し、中高 緯度とは異な る変動周期を 示す。 北太平洋の海面水温の長期変動の特徴 気候レジームシフトの 検 出 資料３ 気候は，数年から10年程度持続する準定常な状態をとった後，急変し，別の準定常状態に 移る．このような急変を「レジームシフト」と呼んでいる．Yasunaka and Hanawa (2002，2003) は，全球の海面水温を解析し，1910年代から1990年代半ばに少なくと も6回のレジームシフト (1925，1945，1957，1970，1976，1988年)が起こった ことを見出した． この中で，特に1925年に起こったレジームシフトの検出には「神戸コレクション」から デジタル化された資料が，大いに役立った． 1925年 1945年 1957年 1970年 左図は，レジームシフトがどのよう に起こったのかを，各レジームシフ トごとに海面水温の差として示した ものである． たとえば，1976年の図は， 1971年から1976年までのレジー ムが，1977年から1988年までの レジームに急変したときの，海面水 温の変化の分布を示す． 1977年以降のレジームは，それ以 前のレジームに比べ，北太平洋中央 部で海面水温が低下し，逆に赤道域 から北米沿岸域は，海面水温が上昇 したことを示している． 等値線の間隔は0．2℃であり， 赤色は上昇を，青色は低下を示す． 1976年 1988年 資料提供： 東北大学 大学院 理学研究科 教授 花輪 公雄 レジームシフトに伴う海面水温偏差の変化 下の図１は，検出された６回のレジームシフトのうち，各格子点の海面水温が何回実際にシフトを 起こしたのかを示した図である．８３％とある大きい点は，６回のうち５回以上起こったことを示す． すなわち，図中黄色いボックスで囲ったA，B，Cの領域は，ほとんど常にシフトを起こす海域を示す． 図２のA，B，Cは，各ボックスで平均した水温の変化を示している．縦軸は水温偏差（℃）を示す． 短周期の変動も大きいが，ならしてみると１０年から２０年ごとに偏差の取りうる状態が変化してい ることがわかる． 図のDは，A，B，Cの３つの時系列から作成した「レジームシフトインデックス」 の変化である．ただし，フィルターをかけ，短周期の変動を除く処理を行った．この図からも北太平 洋の海面水温場は，１０年から２０年ごとに大きく変化していることがわかる． 全球の大気も，この海面水温とともに同期して変化していることもわかっている．しかし，現在の ところ，どのようなメカニズムでこのような変化が生じているのかはわかっていない．世界中の研究 者が，この解明に向けて努力している． 図１ A B C 図２ A B C D 地球規模及びエルニーニョ監視海域 での海面水温変動 資料４ 従来から広く利用されているCOADSデータに神戸コレクションデータを加えて、海面 水温、海上の気圧、風、気温、露点、雲量、海氷の状況について、時空間的に均質で 隙のない客観解析データセットを作成した（気象庁） 。 これらの観測データを使用すると、海面水温や海上気圧などの客観解析データの誤 差が、COADSだけを使用した場合よりも、日本近海や北米・ハワイ航路などの海域で、 ２０％以上低減することが期待できる このデータセットにより、全球の海面水温の変動を見ると、 １００年間に０．５℃程度 の上昇トレンドがはっきりと現われている。 東部太平洋赤道域に設定されたエルニーニョ監視海域の１００年間の変化を見ると、 ２０世紀前半にもエルニーニョ現象と考えられる水温の上昇が、繰り返し発生している ことがわかる。 海面水温偏差 海面水温偏差 上図 全球の１００年間の海面水温の変動。月毎の値を解析誤差とともに示したも の。赤線は１３ヵ月の移動平均。１９４０年代前半はデータが少ないため誤差が大きく、 示されていない。 下図 東部太平洋赤道域に設定されたエルニーニョ監視海域の１００年間の海面 水温の変動