2008年度「異常気象と長期変動」研究集会 2008年10月30日 京都大学宇治キャンパス木質ホール MJOがPNAパターンの 予測可能性に及ぼす影響 向川 均(京大・防災研)・林 麻利子(京大院・理)* (*) 松江地方気象台 －目次－ ●PNAパターンの予測可能性 ●研究の目的 ●解析結果 ●まとめ Pacific/North American(PNA) パターン 正のPNAパターン L 負のPNAパターン H 60 W L 180° H H ° 60°W L H 180° L 120°W 120°W 冬季Z500偏差相関係数 20°,160°基準点 N W （Wallace and Gutzler,1981) ・テレコネクションパターンの一つ ・ハワイ・アリューシャン列島の南・カナダ西部・アメリカ東部に 偏差の中心をもつ低周波偏差パターン ・約10日～２週間のライフサイクルを持つ(Feldstein,2002;Mori ,2008) PNAの予測可能性 ● １ヶ月平均場のPNA領域の予測可能性は北半球の他の地域 に比べて高い(Reichler and Roads ,2004) ●予測値が正のPNAパターンであるとき、PNA領域の予測はよい (Palmer,1988) ⇒ 予測可能性が高いときと低いときの違いは？ 解析値と比較していない ●1週間程度前の熱帯のMJO(Madden-Julian Oscillation)に伴う ベンガル湾付近の発散風偏差によりPNAパターンがトリガーされる ⇒MJOが活発な場合、PNAパターンの予測がよいことを示唆 (Mori and Watanabe, 2008) 目的 解析データと比較することで、冬季(11月～3月)における、 日々のPNAパターンの予測可能性を調べる 冬季におけるz500の誤差分布 ■特に、PNAパターンの予測とMJOとの関係について調べる コンター：z300, ベクトル：波活動度フラックス (偏差場) 負のPNAパターンの振幅が 最大になる日の９日前 L H H L H H 180° L ° 60W L ° 120W （Wallace and Gutzler,1981) コンター間隔：15m コンター：χ200, ベクトル：Vχ200 (偏差場) 発 収 コンター間隔5e+5 m2/s コンター：RWS200, 陰影：実効β MJOが活発な場合、 PNAパターンの予測が よいことを示唆 (Mori and Watanabe, 2008) コンター間隔:1e-10s-2 (Mori and Watanabe, 2008) 使用したデータ ●気象庁1ヶ月ハインドキャスト予報実験データ ・水平解像度 2.5°× 2.5°(もとはTL159L40) ・初期値 JRA25 ・海面水温 COBESST（気象庁,2006)の初期偏差固定 ・アンサンブルサイズ 11(コントロールランと10個の摂動入りラン) ・初期摂動 特異ベクトル（SV）法により作成、北緯20度以北 ・出力時間間隔 12z, 6時間 ・予報期間 1992年～2001年 -毎月10日,20日,末日を初期値とする1か月予報(４０日積分） 解析には150事例を使用(冬季：11～3月) ●JRA25再解析データ ・高度場 ： dailyデータ 水平:1.25°× 1.25° 鉛直:23層 -気候値 1979-2006 偏差：日平均偏差場に７日の移動平均を施した値 予測値：７日移動平均アンサンブル平均値 解析手法 ■PNA indexの定義 第1モード(寄与率 18.9%) 120E PNA index = Z* Z Z* Z* 90N 20N 60W 500hPa高度場偏差(低周波成分)の EOF第1モード 期間：1979-2006(11-3月) 領域: 120E-60W,20N-90N Z*:冬季500hPa高度場EOF第１主成分 Z：500hPa高度場偏差(７日移動平均値) ■MJOの定義 第1モード(寄与率 40.5%) 30N 30S 第2モード(寄与率 34.0%) 30N 200hPa速度ポテンシャル偏差 (30-90日成分)に対する EOF第1モードと第2モード 期間：1979-2006 領域: 0-360,30S-30N コンター間隔：5e+5 m2/s 30S MJOの振幅＝( EOF1のスコア2 + EOF2のスコア2 )1/2 PNA indexの予報誤差の PNA パターンの極性に対する依存性 黒:全予報:150事例 PNA(－) 予報７日目のPNA indexが 赤：1σ以上(PNA+) :32事例 青： -1σ以下(PNA-) :24事例 W 60° H L H 180° L 120 W PNA(+) 1σ ° 予 報 誤 差 L H 180° 60°W L H 120°W 予報日数 エラーバー：信頼度99% σ:PNA indexの気候学的標準偏差 点線: 1992年-2002年の標準偏差 大振幅の負のPNAパターンを予報 ⇒ 予報誤差大 Palmer(1988)と整合的 PNA indexの予報誤差の 予報初期日におけるMJOの振幅に対する依存性 誤 差 1σ ：全予報:150事例 予報初期日のMJOの振幅が ：1σ以上:18事例 ：1σ未満:132事例 エラーバー：信頼度99% σ:MJOの振幅の 気候学的標準偏差 予報日数 点線: 1992年-2002年の標準偏差 予報７日目に注目すると，予報初期日に 大振幅のMJO ⇒ 予報誤差大 予報初期日にMJOに伴う対流活発域がインドネシア ⇒予報誤差大 ■PNAイベントの定義（観測値） 1σを超える日 1σ未満の日 1σ 5日以上連続 4日以上連続 -1σ σ:PNA indexの 気候学的 標準偏差 予報日数 ≦予報９日目 条件1:予報9日目以内に解析値のPNA indexの絶対値が1σを 超える日が 5日以上続く 条件2:条件1を満たし始める最初の日の前４日間は、連続して PNA indexの絶対値が1σ未満 PNAイベントと定義 ・・・ 48事例 PNA indexの予報誤差への 予報初期日における速度ポテンシャル偏差(200hPa)の回帰 イベント予報事例 予報7日目 ：収束 ：発散 濃い陰影:信頼度99%以上 薄い陰影:信頼度95%以上 赤：正の相関 青：負の相関 コンター間隔：1e+6 m2/s 予報初期日における上層の発散場は最も予報7日目の誤差に関係 →予報初期日にインド洋に対流活発域 予報7日目の誤差 大 全予報事例を用いると，有意な領域は顕著ではない →PNAパターンの形成期の予報誤差にインド洋の対流活動が影響 予報7日目におけるPNA indexの予報誤差と PNAパターンの極性との関係 イベント予報事例 7日予報のPNAindex PNA(-) (-1σ以下) 7日予報誤差 予報誤差小(-1σ*以下) -1σ～1σ PNA(+) (1σ以上) 合計 3 16 1 20 7 34 7 48 1 3 7失敗事例群 11 5 1 13 15 -1σ*～1σ* 予報誤差大 (1σ*以上) 合計 成功事例群 σ*:イベント予報事例の7日予報誤差の標準偏差, σ: PNA indexの気候学的標準偏差 PNA(-) PNA(+) H L L H L H H 相対的に、予報7日において 正のPNAイベント ○ 負のPNAイベント × L 失敗事例群のψ200偏差と波活動度フラックス(合成図) PNA(－) コンター：ψ200 ベクトル：波活動度フラックス 予報 解析 90N 60N 30N EQ 0 60E 120E 180 予報3日目 60N 30N EQ 0 120W 60E 120E コンター間隔：2.5e+6m2/s 赤：5e+6 m2/s以上 青：-5e+6 m2/s以下 180 120W 予報5日目 30N 30N 120E 120E 120W 120W 予報7日目 30N 30N m2/s2 120E 120W 120E アジアジェット上の準定常Rossby波列の再現性が PNAパターンの予測可能性に影響を与える 120W m2/s2 失敗事例群の予報0日目 解析 200hPa 予報 コンター：ψ200, ベクトル：波活動度フラックス 60N 60N 30N 30N EQ 0 60E 120E 180 コンター間隔：2.5e+6m2/s 120W 2 2 EQ m /s 0 120E コンター間隔：2.5e+6m2/s 120W m2/s2 コンター：χ200 ベクトル：発散風 30N 30N EQ EQ 30S 30S 0 120E コンター間隔：0.6e+6m2/s 発散 m/s 収束 (×e+6) 0 120E コンター間隔：0.6e+6m2/s 発散 m/s 収束 (×e+6) 失敗事例群の予報3日目 解析 コンター：ψ200, ベクトル：波活動度フラックス 60N 60N 30N 30N EQ 0 60E 120E 180 コンター間隔：2.5e+6m2/s 120W 2 2 EQ m /s 0 0 120W 120E 120W 120E コンター間隔：2.5e+6m2/s U yy とRossby wave source 30N EQ 予報 200hPa 30N EQ 0 コンター間隔：2.e-10/s2 m2/s2 120W 120E コンター間隔：2.e-10/s2 コンター：χ200 ベクトル：発散風 30N 30N EQ EQ 30S 30S 0 120E コンター間隔：0.6e+6m2/s 発散 m/s 収束 0 120E コンター間隔：0.6e+6m2/s 発散 m/s 収束 失敗事例群の赤道における速度ポテンシャルの経度-時間断面 解析値 200hPa 予報日数 予報日数 予報値 0 180 経度 0 収束 発散 コンター間隔：0.6e+6m2/s 0 180 経度 発散 0 収束 コンター間隔：0.6e+6m2/s MJOの東進を予報できてきない まとめ PNAパターンの予測可能性について、熱帯季節内振動(MJO)と PNAパターンの関係性を考慮して調べた。 ●MJOの振幅が大きいとき，あるいは，MJOに伴う対流活発域が インド洋にあるとき，PNA パターンの予測精度は低い ●アジアジェット上の準定常Rossby波列の再現性がPNAパターンの 予報誤差に大きな影響を与えていた ●このRossby波束は、ヨーロッパなど上流で射出されたRossby波が アジアジェット上に捕捉されて形成される ⇒MJOに伴うベンガル湾での発散風によるRossby波束生成 (Mori and Watanabe,2008)の有無はPNAパターンの予報精度に 影響しないようである ●負のPNAパターンを予測する場合に予報誤差は大きくなる傾向 ⇒Palmer, 1988と整合的
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