日本気象学会北海道支部研究発表会 2012年12月12日 CMIP3マルチモデルアンサンブルで再現されたNAOとENSO/WPの関係性および、ユーラシア大陸の積雪偏差がモデルの再現性に与える影響中村哲（極地研/北大）原政之（JAMSTEC）大鹿美希（三重大）立花義裕（三重大）大鹿(2012)：観測データ（再解析）の統計解析 12月NAO-(+)⇒1 year⇒ENSO(+)-/WP(+)NAO -(+) ENSO +(-) “CMIP3大気海洋結合モデル（CGCM）で検証” 個々のモデルのくせやバイアスによるバラつき・・・現実とのズレ（CMIP3 performance of ENSO: Ohba et al., 2010 and NAO: Nube 2010） ↓ 現実とのズレを多少許容しつつ、物理情報の伝播プロセスを抽出するための客観的な指標、CIの開発と伝播プロセスを検証 CMIP3 models Full use (7) bccr_bcm2_0 csiro_mk3_5 giss_aom inmcm3_0 ipsl_cm4 mpi_echam5 mri_cgcm2_3_2 Partial use (9) cnrm_cm3 csiro_mk3_0 gfdl_cm2_1 iap_fgoals1_0_g miroc3_2_medres ncar_ccsm3_0 ncar_pcm1 ukmo_hadgem1 ingv_echam4 Non use (5) cccma_cgcm3_1_t63 gfdl_cm2_0 giss_model_e_h giss_model_e_r ukmo_hadcm3 ・WWB-ENSO good models ・Good but 1-month lag ・In-phase by Seiki et al., 2011 20C3M run 100yr (1901-2000) with 5yr high pass filter • Definition of model’s NAO EOF1 Ps（60W-30E, 20N-90N）（Nov, Dec, Jan, Feb） ※Nube, 2010（RPCA）と若干異なる。 • Definition of model’s ENSO EOF1 SST（160E-270E, 10S-10N, Jul-Jan） ※モデル間のバラつきはOhba et al., 2010とも良い一致 • SVD 1st mode Ps（Nov -1yr）-- SST（Jul-Jan） Ps（Dec -1yr ）-- SST（Jul-Jan） Ps（Jan -1yr ）-- SST（Jul-Jan） Ps（Feb -1yr ）-- SST（Jul-Jan） member (16) x NAO month (4) = 64 pairs CIの概要 EOF Positive CI: NAO-(+) ⇒ El nino (La nina) Negative CI: NAO-(+) ⇒ La nina (El nino) H istgram o f C o h e re n c y in de x S T S  X S X ST 内積の積：( X P U )( X s V )  CoherencyIndex(CI ) TS  SU TP  PV 16 14 N um ber of counts X P X PT 12 10 February January D ecem ber N ovem ber 8 6 4 2 +1yr SVD SPT  UV "I< 0. 7 -0 <= "C I .7" 0. < 5 -0 <= .5 "" CI 0. < 3 <= 0. 3" CI "0. < 1 -0 <= .1 " CI " 0. < 1 0. <= C I 1" " 0. < 3 0.3 <= " CI " 0. < 5 0.5 <= " CI < 0.7 " " 0. 7 <= CI " 0 "C P P T 21/64=33% R ange bins OBS: 0.62 CI >= 0.5 SVD1スコアへの回帰場の重み付け M M m 1 m 1 R   W m  R m     W m , ifW m  0.5 M     Wm Rm  R m 1  2 M 1 2  W m  , ifW m  0.5 m 1  R: SVD1スコア（Ps homogeneous）に対する回帰係数オーバーバー: アンサンブル平均 m: アンサンブルメンバー M: アンサンブル数 W: モデルの重み(=CI) σ: アンサンブル標準偏差 Barnett et al. (1989), Yasunari (1987)などで指摘されるユーラシア大陸の積雪との関係 Ensemble composite w/ weighting +12 mon +10 mon Regressed on SVD1 score = +0 mon -10 mon Shadings: < -2σ, < -1 σ, < 0, > 0, > +1 σ, > +2 σ Z500 T850 Cold advection Snow amount/melting in the western Russia 積雪量 NAO +0mon 融雪量 NAO +1mon NAO +2mon 積雪量 vs. CI CI 融雪量 vs. CI NAOと1ヵ月後の融雪量のCorr. NAOと1ヵ月後の積雪量のCorr. 東欧・ロシア西部の積雪と NAO-ENSOコネクション CI Responses to the cooling anomaly Idealized GCM （NLBM) run Z500 V lon120 Z850 U EQ. CMIP3および観測との比較（大気場） NAO +1mon (CMIP3 multi models) NAO +3mon (NCEP/NCAR) T1000 Z500 Ps Us:Vs Summary • 現実（観測データ）との多少のズレを許容することで、多くのCMIP3モデルでNAO⇒ENSOの関係が再現できていることがわかった。 • 独自に開発した指標（CI）で物理プロセスの抽出および理想化されたGCM での応答実験を行った結果、 - NAO（負/正）に関連した東欧西露地域の積雪偏差（多/少）に伴う大気応答が東南アジアの寒気の吹き出しを強（弱）め、 - ENSO（El nino/La nina）のトリガーとなる西風バーストを強（弱）化する。（※寒気の吹き出しと西風バーストの関係については、Nakamura et al., 2006 Yu et al., 2003などと整合的） - 約1年後にENSO （El nino/La nina）がピークとなり、（※ Seiki et al., 2011によれば観測：WWB→0-10mon→ElNino CMIP3 good models：generally less months than OBS） - WP（正/負）-likeなパターンを東アジアにもたらし日本が暖冬/寒冬となる。 • これらの解析をすべて再解析データ（NCEP/NCAR、ERA interim）に適用した結果、同様の偏差が見られた。 A schematic diagram of a possible propagation process of the physical information NAO(-) Cold advection Cyclonic anom. snow(+) Anticyclonic anom. High Ps Transport of - cold and dry air - high vor. anom. Intensified WWB ENSO(+) E6 E11 -1 N um ber of counts E1 0 -0.5 "C "I< 0. 7 -0 <= "C I .7" 0. < 5 -0 <= .5 "" CI 0. < 3 -0 <= .3 " CI "0. < 1 -0 <= .1 " CI " 0. < 1 0.1 <= " C " I< 0. 3 0.3 <= " CI " 0. < 5 0.5 <= " CI < 0.7 " " 0. 7 <= CI " E16 N ovem ber D ecem ber January February C oherency index 1 22/64=33% CI >= 0.5 0.5 H istgram o f C o h e re n c y in de x 16 14 12 10 February January D ecem ber N ovem ber 8 6 4 2 0 R ange bins 観測データへの適用 CI for obs. (NRA1_PS vs HadISST) NAO month CI Ts (EOF1*SVD1) Ps (EOF1*SVD1) November -0.508 0.757 -0.671 December 0.622 0.810 0.769 January 0.278 0.795 0.350 February -0.495 0.819 -0.605 Overview of the regression fields 正の渦度輸送正の渦度供給 Bjerknes feedback 観測との比較（積雪） Snow amount (CMIP3 multi models) NAO +0mon NAO +1mon Snow cover (NOAA) NAO +2mon Snow depth (JRA25) NAO +3mon