短期気候変動の予測可能性および変動メカニズムの研究
Study on the Predictability of Climate Variations and Their Mechanisms
升本 順夫 (海洋研究開発機構 地球環境変動領域 短期気候変動応用予測研究プログラム)
Yukio Masumoto
大気海洋系短期気候変動のリアルタイムでの季節予測を継続的に行い、猛暑･冷夏、旱魃の危険性の予測にも利用可能な情報を発信する。同時に、この予測に用いたシミュレーション結果の解析から、短気気候変動のメカニズムに関する理解を更に深める。また、季節予測に用いる大気海洋結合モデルの高度化を推進し、より長期の予測可能性の調査を行う。
1) SINTEX-Fによる予測実験結果などを解析し、ENSO, ENSOもどき、IOD、亜熱帯ダイポールなどの気候変動モードのメカニズム及びそれらの予測可能性に関する研究を行う。
2) 南部アフリカ域におけるダウンスケール予測実験を行う。
3) SINTEX-F1モデルを用いたリアルタイム短期気候変動予測実験を継続し、予測結果を公開する。
4) SINTEX-F2の改良を継続するとともに、これを用いた季節予測実験の準備を進める。
SINTEX-F1によるリアルタイム季節予測実験とSINTEX-F2の高度化のための計算を中心として、感度実験なども適宜行い、計画通りに利用している。最新のSINTEX-F2による計算では、低緯度域のみならず中緯度域の気候変動モードの再現性でも良い結果を得ており、SINTEX-F2を用いた季節予測実験を来年度に試みる準備が出来上がった。
SINTEX-F1を用いたリアルタイム短期気候変動予測実験を継続し、予測に関連する大気海洋の変動過程の詳細を調べるとともに、予測精度の検証などを行なった。プロセス研究では、南部太平洋の亜熱帯ダイポールモード現象の発生メカニズムを調べ、インド洋や大西洋に見られる亜熱帯ダイポールモードと同様に、海面水温偏差の生成に表層混合層厚偏差が大きく寄与していることが明らかとなった。また、高度化したSINTEX-F2において亜熱帯ダイポールモード現象が現実的に再現されていることも確認し、亜熱帯域の気候変動予測実現の可能性を高めた。また、SINTEX-F2を用いて、熱帯海洋の微細構造に起因する鉛直混合に関するパラメタリゼーションを導入し、その影響を調べた。その結果、鉛直混合の強化は強いエルニーニョ現象の振幅を弱める傾向を持つこと、またENSOの歪度を強める傾向があることが示された。
SINTEX-F1による予測実験では、2012年4月上旬のエルニーニョ傾向の発生については予測できていたものの、その終息のタイミングを正しく予測することができなかった。また、2012年に発生したインド洋ダイポール現象では、2005年の予測実験開始以降、初めて現象の発生を予測することができなかった。予測実験結果の解析から、海面水温データの同化のみでは海洋亜表層の水温偏差を適切に再現することが難しい場合があることが分かり、亜表層観測データの取り込みのための改良を進めている。
また、SINTEX-F1予測結果の詳細化の試みとして、南部アフリカ域を対象とした領域大気モデルによるダウンスケール実験を行った。SINTEX-F1の予測情報をそのまま境界条件として適用した場合、インド洋南東部からの水蒸気輸送が過小評価されることで降水分布等の違いが現れることが分かった。領域大気モデルを海洋混合層モデルと結合させることにより、水蒸気輸送も含め、降水分布が改善されることが分かった。
さらに、ENSOと熱帯大西洋の降水偏差との関連性について、大西洋域の海面水温を気候値へと緩和させた感度実験を行うことにより詳しく調べた。その結果、エルニーニョ現象の発生に伴って、赤道大西洋域の降水量が減少することが分かった。またその原因としては、ウォーカー循環が強化されることで大気下層の乾燥した東風偏差が強まることが関連しているとの示唆を得た。
(年度当初の研究計画を全て達成した場合を100% / 複数の目標があった場合は、それぞれについて達成度を数値で記載)
95%
SINTEX-F1によるリアルタイム季節予測実験、SINTEX-F2の高度化と季節予測実験の準備、これらのモデルを用いた感度実験、得られた結果の解析などを計画通りに行い、多くの成果を得た。成果の多くは国際学会等で発表するとともに、国際誌へ掲載されている。また一部は、論文作成中である。
大規模計算を年度前半に集中させたため、年度内の計算ノード時間配分でグループ内での調整が必要になるなど、利用計画部分で若干の改善要素が見られたため、95%の達成度とした。
SINTEX-F1による毎月のリアルタイム季節予測実験やSINTEX-F2のテスト計算等を行うとともに、各種感度実験を行うなどにより、計画通りに計算機資源を利用している。今年度は、年度前半に大規模計算を多数行ったため、10月の段階で割り当てて頂いたノード時間をほぼ使用しており、残りは毎月の継続的計算に用いるのみとした。
SINTEX-F2のチューニングが一段落し、来年度はこれを用いた季節予測実験を予定しているため、計算ノード時間の不足が懸念される。
(ベクトル化、 並列化チューニング等、 計算機資源を有効利用するために行ったこととその効果を記載)
昨年度まで、SINTEX-F1およびF2の最適化をNECへ委託して行い、わずかに改善されたものの大幅な効率化には及ばなかった。そのため、今年度はこれ以上の最適化は行わず、SINTEX-F2による季節予測実験の準備を進めることにした。
該当なし。
1) Business Line, The Hindu, India (February 2, 2012)
http://www.thehindubusinessline.com/industry-and-economy/agri-biz/article2851116.ece?homepage=true
2) Economics Times (February 8, 2012)
http://articles.economictimes.indiatimes.com/2012-02-08/news/31037700_1_monsoon-rains-bp-yadav-india-meteorological-department
3) Business Line, The Hindu, India (April 13, 2012)
4) Oryza, India (May 31, 2012)
http://oryza.com/print/15273.html
5) Business Line, The Hindu, India (May 27, 2012)
http://www.thehindubusinessline.com/industry-and-economy/agri-biz/article3462597.ece
6) Live Mint, India (July 31, 2012)
http://www.livemint.com/Politics/ZJTGJ30iRRhj3b5r8gqJIJ/El-Nino-weak-now-watch-out-for-it-in-August-Japan-forecast.html
7) Business Line, The Hindu, India (September 4, 2012)
http://www.thehindubusinessline.com/industry-and-economy/agri-biz/article3859133.ece
8) Indian Express, Pune, India (November 17, 2012)
9) Sakal Times, Pune, India (November 18, 2012)
http://epaper.sakaaltimes.com/SakaalTimes/17Nov2012/Enlarge/page4.htm