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2012.3.6 第５回ヤマセ研究会＠東北大学
CMIP3/CMIP5マルチ気候モデル
におけるオホーツク海高気圧の
再現性と（将来変化）
気象研究所気候研究部
遠藤洋和
目的
CMIP3およびCMIP5実験に参加した気候モデルの
オホーツク海高気圧の再現性を調べ、ヤマセの再
現性/将来変化を検討する際の基礎資料とする。将
来変化の初期解析を行う。
内容
•
•
•
•
CMIP5マルチ気候モデル
現在気候の再現性
将来変化
まとめ
CMIP5マルチ気候モデル
• CMIP5: 5th Phase of the Coupled Model Intercomparison Project
（第５期結合モデル相互比較実験）
• CMIP5の結果はIPCC第５次報告書に使われる
• CMIP5は近未来予測実験（2030年代まで）と長期予測実験（2100年
までとそれ以降）からなり、それぞれ多数の実験から構成される。
解析対象
• 20世紀気候再現実験（historical）のうち1980～2004年
• 将来気候シナリオ実験（RCP4.5）のうち2074～2098年
ＩＤ
A
B
C
D
E
F
G
H
I
J
K
L
M
モデル
bcc-csm1-1
CNRM-CM5
CSIRO-Mk3-6-0
CanCM4
CanESM2
FGOALS-g2
FGOALS-s2
GFDL-CM3
GFDL-ESM2G
GFDL-ESM2M
GISS-E2-H
GISS-E2-R
HadCM3
格子数（大気）
128x64
256x128
192x96
128x64
128x64
128x60
128x108
144x90
144x90
144x90
144x89
144x90
96x73
ＩＤ
N
O
P
Q
R
S
T
U
V
W
X
Y
Z
モデル
HadGEM2-CC
HadGEM2-ES
inmcm4
IPSL-CM5A-LR
IPSL-CM5A-MR
MIROC-ESM
MIROC-ESM-CHEM
MIROC4h
MIROC5
MPI-ESM-LR
MRI-CGCM3
NorESM1-M
MRI-AGCM3.2S
格子数（大気）
192x145
192x145
180x120
96x96
144x143
128x64
128x64
640x320
256x128
192x96
320x160
144x96
1920x960
多くの大気モデルの水平
解像度： 200～300km
← 最高解像度 ～60km
← 気象研 ～120km
← 気象研 20km-AGCM
CMIP3モデルの再現性
海面気圧（気候値）
ヤマセ頻度
ID
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Model
CGCM3.1(T47)
CGCM3.1(T63)
CNRM-CM3
CSIRO-MK3.0
CSIRO-MK3.5
GFDL-CM2.0
GFDL-CM2.1
GISS-AOM
GISS-ER
FGOALS-g1.0
INM-CM3.0
MIROC3.2(hires)
MIROC3.2(medres)
ECHAM5/MPI-OM
MRI-CGCM2.3.2
INGV-ECHAM4
IPSL-CM4
ECHO-G
MME18
MME9hi
JRA-25
Yamase frequency (per 20years)
May
Jun
Jul
Aug
2
2
8
5
3
6
3
1
11
3
4
5
6
6
6
2
10
6
3
0
9
13
15
10
6
7
20
4
11
8
8
7
14
4
14
5
5
1
8
8
11
7
7
8
4
18
3
5
2
4
18
6
19
7
4
0
10
12
10
4
7
5
4
11
5
4
0
2
19
9
15
10
MJJA
14
3
35
38
39
27
23
21
39
36
23
22
16
19
57
21
58
28
4.9
5.9
7
8.8
12.0
16
7.8
10.0
12
7.3
9.6
8
28.8
37.4
43
黒色線： 24モデル平均
緑色線： 再解析
陰影： モデルバイアス
ハッチ： 80%以上のモデル
で一致した傾向
• モデルの海面気圧は、オホーツク海付
近で低く、太平洋高気圧付近で高い。
• モデルのヤマセ頻度は、再解析値と比
べて少ない
ヤマセ頻度：
現在気候（1981～2000年）の累年10日平均地
上風において、40－45N, 142.5－155E領域で
北風～東風となった頻度。
Endo (2012, 気象集誌)
オホーツク海高気圧
気候値（７月）
Okhotsk High index (Ogi et al., 2004)
50-60N, 140-160E 平均海面気圧
６月
81
83
89
93
インデックスの
上位５事例
98
気候平均場のオ
ホーツク海高気圧
は不明瞭
現在気候（1980～2004年）
2003年7月
03
７月
88
86
（気象庁HPより）
93
98
CMIP5モデルの再現性
海面気圧（SLP）
気候値
オホーツク
高発達時
（各月の上位
５事例を合成）
• 弱いオホーツク海高気圧
• 強い太平洋高気圧
• 不明瞭な梅雨前線帯の低圧域
黒色線： 25モデル平均
緑色線： 再解析
陰影： モデルバイアス
ハッチ： 80%以上のモデル
で一致した傾向
オホーツク高発達時のSLP（７月）
（上位５事例を合成）
再解析
２５モデ
ル平均
20km
AGCM
黒色線： 合成値
陰影： 平年偏差
Taylor Diagramによる評価（７月）
オホーツク高
が強い５事例
のＳＬＰ合成値
CMIP3
CMIP5
×からの距離は
unbiased RMSE
に比例
空間標準偏差（再解析値で正規化）
再現スコア比較 CMIP5 vs. CMIP3
R: 空間相関係数
σf : 空間標準偏差
（再解析値に対する比）
R0 = 1
横軸： モデル（スコアの高い順）
縦軸： スコア（６月と７月の平均値）
CMIP5モデルはCMIP3に比べ、上位グループのスコアが大きい一方、
下位グループのスコアが小さい。
→ モデル間のスキル差が大きくなった
オホーツク高発達時のアノマリー（６月）
ＳＬＰ
再解析
T925+UV925
SST
上図と中図の
陰影とベクトルは
平年偏差
25モデル
平均
モデル
バイアス
ハッチは80%以上
のモデルで一致し
た傾向
• オホーツク海高気圧が北に偏って発達する。
• オホーツク海高気圧発達に伴う寒気の南下、日本東海上の海面水温低下は、
観測に比べて弱い。
オホーツク高発達時のアノマリー（７月）
ＳＬＰ
再解析
T925+UV925
SST
上図と中図の
陰影とベクトルは
平年偏差
25モデル
平均
モデル
バイアス
ハッチは80%以上
のモデルで一致し
た傾向
• オホーツク海高気圧は、北に偏って発達する。
• オホーツク海高気圧発達に伴う寒気の南下、日本東海上の海面水温低下は、
観測に比べて弱い。
← いずれも６月と同様の傾向
オホーツク高発達時のアノマリー（T925, ７月）
再解析
２５モデ
ル平均
20km
AGCM
黒色線： 合成値
陰影： 平年偏差
のバイアス
CMIP3モデルの将来変化
７月
８月
10
5
18
⑰
16
⑮
14
13
12
11
10
⑨
⑧
⑦
⑥
⑤
④
③
0
2
６月
ヤマセ頻度
MAY
JUN
JUL
AUG
MJJA
15
1
５月
Change of Yamase frequency (/20 years)
ＳＬＰ
-5
-10
-15
横軸： モデルＩＤ
Endo (2012, 気象集誌)
• SLPは、５月にオホーツク海で低下、８月に中緯度
太平洋で低下（太平洋高が弱化）する傾向。
• ６月と７月の日本付近のSLPは、モデル間で一致し
た変化はない。
• ヤマセ頻度は、5月に減少、8月に増加するモデル
が多い。
等値線： 24モデル平均
陰影： 正の将来変化を示すモデル数
ＳＬＰ
CMIP5モデルの将来変化
５月
６月
７月
• SLPは、５月にオホーツク海で低下、８月に中緯度
太平洋で低下（太平洋高が弱化）する傾向。
← CMIP3と同様
• SLPは、６月と７月に日本付近やオホーツク海で低
下する傾向。
← CMIP3と異なる
８月
等値線： 20モデル平均
陰影： 正の将来変化を示すモデル数
まとめ
1. CMIP5モデルの日本周辺の気候平均海面気圧は、
CMIP3モデルと同様のバイアス（オホーツク海で低く、太
平洋で高い）をもつ。
2. CMIP5モデルのオホーツク海高気圧は、観測に比べて
弱く、北に偏って発達する。これに伴い、オホーツク海
高気圧発達に伴う寒気の南下や日本東海上の海面水
温低下は、観測に比べて弱い。
3. 将来気候における、５月のオホーツク海の気圧低下、８
月の太平洋高気圧弱化は、CMIP5モデルとCMIP3モデ
ルで共通した特徴。